CN104570622A - 一种光刻机的接近式间隙曝光工件台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光刻机的接近式间隙曝光工件台，该工件台用于光刻机中实现样片与掩模板的接近式曝光。该工件台以掩模架和掩模板为水平基准，利用升降驱动机构带动三点弹性支撑机构、承片台、基片上升，通过自动伸出的三个等直径钢球与基准掩模板接触调平后，气动及控制机构锁紧三点弹性支撑机构，同时升降驱动机构停止上升，此时实现并保持样片与掩模板平行；接着升降驱动机构下降某个特定的距离后停止运动，三个钢球收缩返回，最后升降驱动机构再向上运动，一直到样片与掩模板间隙为某一要求值时停止上升，实现样片与掩模板接近式间隙曝光。该工件台能自动完成样片与掩模板的调平并保持一定的曝光间隙，延长了掩模板的使用寿命。

Description

一种光刻机的接近式间隙曝光工件台

技术领域

本发明涉及微电子专用设备技术领域，具体涉及一种光刻机的接近式间隙曝光工件台。

背景技术

在接触式光刻设备中，掩膜板直接与光刻胶层接触，曝光出来的图形与掩膜板上的图形分辨率相当，设备简单，接触的越紧密，分辨率越高。但是由于掩模和涂了胶的基片接触容易损伤掩模板，从而导致掩模板的使用寿命较短(只能使用5～25次)。并导致曝光图形累积缺陷。另外接触的越紧密，掩膜和材料的损伤就越大。

发明内容

为了避免样片与掩模板直接接触而导致掩模板损伤，实现掩模板寿命长，图形缺陷少，本发明的目的是提供一套应用于接近式间隙光刻机样片与掩模板调平后接近式间隙曝光工件台，即掩膜板与光刻胶基底层保留一个微小的缝隙。

本发明采用的技术方案为：一种光刻机的接近式间隙曝光工件台，包括掩模架、掩模板、旋转铜圈、滑块、钢球、样片、承片台、柔性铰链、三点弹性支撑结构、气缸、升降驱动结构、正压输入端、负压输入端、电控阀门、驱动控制电路板、主控制器和限位装置；

所述掩模板位于掩模架上方并固接；所述掩模架上表面由真空槽，用于吸紧掩模板，内腔设置有滑块导向槽，用于滑块导向；所述滑块、钢球以及旋转铜圈嵌入在掩模架内腔中，钢球镶嵌在滑块端部，旋转铜圈上设置有3处滑槽，旋转铜圈旋转运动带动滑块径向伸缩运动；所述承片台设置有真空槽，用于吸住样片；所述三点弹性支撑结构与承片台通过柔性铰链连接，用于样片调平；所述气缸包括驱动气缸和锁紧气缸，用于驱动旋转铜圈和锁紧三点弹性支撑结构；所述升降驱动机构设置有限位装置，用于停止升降驱动机构运动；所述正压输出端通过电控阀门分别与锁紧气缸和驱动气缸连接；所述负压输入端通过电控阀门分别于掩模架和承片台连接；所述驱动控制板分别与电控阀门和主控制器连接。

其中，所述掩模架为水平基准面，通过负压将掩模板固定于掩模架上方；掩模架内腔中三处径向滑块导向槽之间以120°夹角均匀分布。

其中，所述旋转铜圈3处滑槽之间以120°夹角均匀分布。

其中，所述滑块端部镶有钢球的一端具有一定的恢复弹性变形的能力，三个钢球等直径，钢球最上端与掩模面的距离为0.5mm。

所述承片台上表面设有真空槽，通过负压将样片固定于承片台上方。

其中，所述升降驱动机构可选用电机、气缸或其他具有相似功能的驱动机构；所述电控阀门、驱动气缸、锁紧气缸、升降驱动机构的动作都由主控器驱动控制。

其中，所述控制器可选用微控制器、单片机或其他具有相似功能的控制模块。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明所述接近式间隙曝光工件台系统工作时，样片不与掩模接触，可有效避免样片损伤掩模板，因而减少了曝光图形缺陷的概率。

2、本发明所述接近式间隙曝光工件台系统工作时，仅用一个驱动气缸同时同步驱动三个滑块伸缩运动，统结构紧凑。

3、本发明所述接近式间隙曝光工件台系统工作时，能实现自动完成样片与掩模板非接触调平，并使样片与掩模板之间保持要求的曝光间隙r，系统的工作效率高。

附图说明

图1为本发明的结构原理图；

图2为掩膜架内部的结构示意图；

图中，1-掩模板；2-掩模架；3-滑块；4-旋转铜圈；5-钢球；6-样片；7-承片台；8-三点弹性支撑机构；9-锁紧气缸；10-升降驱动机构；11-主控制器；12-控制电路板；13-正压输入端；14-负压输入端；15-电控阀门；16-限位机构；17-驱动气缸；

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种光刻机的接近式间隙曝光工件台，它包括掩模板1、掩模架2、滑块3、旋转铜圈4、钢球5、样片6、承片台7、三点弹性支撑机构8、锁紧气缸9、升降驱动机构10、主控制器11、控制电路板12、正压输入端13、负压输入端14、电控阀门15、限位机构16、驱动气缸17。升降驱动机构10可选用电机、气缸或其他具有相似功能的驱动机构，主控制器11可选用微控制器、单片机或其他具有相似功能的控制模块。

所述掩模板1位于掩模架2上方并固接；所述掩模架2上表面由真空槽，用于吸紧掩模1，内腔设置有滑块3导向槽，用于滑块3导向；所述滑块3、钢球5以及旋转铜圈4嵌入在掩模架2内腔中，钢球5镶嵌在滑块3端部，旋转铜圈4上设置有3处滑槽，用于带动滑块3运动；所述承片台7设置有真空槽，用于吸紧样片6；所述三点弹性支撑结构8与承片台7通过柔性铰链连接，用于样片6调平；所述气缸包括驱动气缸17和锁紧气缸9，用于驱动旋转铜圈4和锁紧三点弹性支撑结构8；所述升降驱动机构10设置有限位机构16，用于停止升降驱动机构10运动；所述正压输入端13通过电控阀门15分别与锁紧气缸9和驱动气缸17连接；所述负压输入端14通过电控阀门15分别于掩模架2和承片台7连接；所述控制电路板12分别与电控阀门15和主控制器11连接；

所述掩模架2为水平基准面，通过负压将掩模板1固定于掩模架2上方；掩模架2内腔中三处滑径向块导向槽之间以120°夹角均匀分布。所述旋转铜圈4选用材料铜或者其他耐磨性材料，3处滑槽之间以120°夹角均匀分布。所述滑块3端部镶有钢球的一端具有一定的恢复弹性变形的能力，可以采用铍青铜或者其他具有一定弹性和耐磨的材料代替,三个钢球5等直径，钢球5最上端与掩模面的距离为0.5mm或者在弹性变形范围内的其他值。所述承片台7上表面设有真空槽，与负压输入端14相连，通过负压将样片6固定于承片台7上方。所述升降驱动机构10可选用电机、气缸或其他具有相似功能的驱动机构。所述电控阀门15、驱动气缸17、锁紧气缸9、升降驱动机构10的动作都由主控器11驱动控制。所述主控制器11可选用微控制器、单片机或其他具有相似功能的控制模块。

本发明所述接近式间隙曝光工件台工作是这样实现的：

首先将掩模板1放在掩模架2上方，通过负压14将掩模板1固定在掩模架2上；放好样片6后通过负压14将样片6固定在承片台7上，通过控制面板12启动升降驱动机构10带动样片6上升，与此同时电控阀门15打开，驱动气缸17驱动旋转铜圈4旋转运动，带动镶有钢球5的三个滑块3沿滑块导向槽径向同步做伸出运动，使三个钢球5位于样片6与掩模板1之间，但位于掩模板1有效图形范围外；样片6上升并与三个钢球5接触，滑块3端部铜片弹性变形，样片6继续上升致使3个钢球5与掩模1三点接触，随后样片6调平，接着限位机构16发送位置信号给主控制器11，升降驱动机构10停止运动，同时电控阀门15打开，正压输入端12输出的正压致使锁紧气缸9将三点弹性支撑机构8压缩锁紧；随后升降驱动机构10下降一定的距离h后停止运动，驱动气缸17反向驱动致使旋转铜圈4反向旋转运动，带动镶有钢球5的三个滑块3沿导向槽径向做缩回运动；最后升降驱动机构10上升距离S，从而实现样片6与掩模板1的接近间隙曝光。其中S＝h+d(钢球直径)-r(曝光间隙)。

本发明未详细阐述部分属于本领域的公知技术。

Claims (8)

1.一种光刻机的接近式间隙曝光工件台，其特征在于：包括掩模板(1)、掩模架(2)、滑块(3)、旋转铜圈(4)、钢球(5)、样片(6)、承片台(7)、三点弹性支撑机构(8)、锁紧气缸(9)、升降驱动机构(10)、主控制器(11)、控制电路板(12)、正压输入端(13)、负压输入端(14)、电控阀门(15)、限位机构(16)和驱动气缸(17)；

所述掩模板(1)位于掩模架(2)上方并固接；所述掩模架(2)上表面有真空槽，用于吸紧掩模板(1)，内腔设置有滑块(3)的径向导向槽，用于滑块(3)导向；所述滑块(3)、钢球(5)以及旋转铜圈(4)嵌入在掩模架(2)内腔中，钢球(5)镶嵌在滑块(3)端部，旋转铜圈(4)上设置有3处滑槽，旋转铜圈(4)旋转运动带动滑块(3)径向伸缩运动；所述承片台(7)设置有真空槽，用于吸附固定样片(6)；所述三点弹性支撑结构(8)与承片台(7)通过柔性铰链连接，用于样片(6)调平；所述气缸包括驱动气缸(17)和锁紧气缸(9)，用于驱动铜圈(4)旋转和锁紧三点弹性支撑结构(8)；所述升降驱动机构(10)设置有限位机构(16)，用于停止升降驱动机构(10)运动；所述正压输入端(13)通过电控阀门(15)分别与锁紧气缸(9)和驱动气缸(17)连接；所述负压输入端(14)通过电控阀门(15)分别于掩模架(2)和承片台(7)连接；所述驱动控制板(12)分别与电控阀门(15)和主控制器(11)连接。

2.根据权利要求1所述一种光刻机的接近式间隙曝光工件台，其特征在于：所述掩模架(2)为水平基准面，上表面有真空槽，通过负压将掩模板(1)固定于掩模架(2)上方。

3.根据权利要求1或2所述一种光刻机的接近式间隙曝光工件台，其特征在于：所述掩模架(2)内腔中三处滑块导向槽之间沿径向以120°夹角均匀分布。

4.根据权利要求1所述一种光刻机的接近式间隙曝光工件台，其特征在于：所述旋转铜圈(4)选用材料铜或者其他耐磨性材料，3处滑槽之间以120°夹角均匀分布。

5.根据权利要求1所述一种光刻机的接近式间隙曝光工件台，其特征在于：所述滑块(3)端部镶有钢球的一端具有一定的恢复弹性变形的能力，可以采用铍青铜或者其他具有一定弹性和耐磨的材料代替，三个钢球(5)等直径，钢球(5)最上端与掩模面的距离为0.5mm或者在弹性变形范围内的其他值。

6.根据权利要求1所述一种光刻机的接近式间隙曝光工件台，其特征在于：所述承片台(7)上表面设有真空槽，与负压输入端(14)相连，通过负压将样片(6)固定于承片台(7)上方。

7.根据权利要求1所述一种光刻机的接近式间隙曝光工件台，其特征在于：所述升降驱动机构(10)可选用电机、气缸或其他具有相似功能的驱动机构；所述电控阀门(15)、驱动气缸(17)、锁紧气缸(9)、升降驱动机构(10)的动作都由主控制器(11)驱动控制。

8.根据权利要求1所述一种光刻机的接近式间隙曝光工件台，其特征在于：所述主控制器(11)可选用微控制器、单片机或其他具有相似功能的控制模块。