CN110196532A - 光刻机安全快门装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光刻机安全快门装置,包括开设有通光孔的罩壳、驱动体、执行体和传动体。驱动体安装于罩壳的外侧壁上;执行体具有完全遮蔽通光孔的第一位置和完全不遮蔽通光孔的第二位置;传动体分别与驱动体和执行体连接,驱动体通过传动体驱动执行体遮蔽或打开通光孔。上述的光刻机安全快门能够有效提高光刻机曝光效率和曝光精度。

Description

光刻机安全快门装置
技术领域
本发明涉及半导体制造领域,尤其涉及一种光刻机安全快门装置。
背景技术
光刻技术是指在光照作用下,借助光刻机将掩膜版上的图形转移到晶片(如表面涂油光敏感介质的半导体晶片或玻璃基片)上的技术。在光刻过程中,晶片放在晶片台上,通过处在光刻机内的曝光装置,将掩膜板上的图形投射到晶片表面。
一般的,光刻机曝光装置通过安全快门控制曝光量,光刻机安全快门安装于灯室出光口处,光刻机正常工作曝光时,安全快门处于打开状态,安全快门叶片完全不挡光;完成曝光或光刻机出现非正常工作状态(如突发断电、断气)时,安全快门快速关闭,遮挡光路且保证不漏光,以确保曝光精度。然而,在实现本发明过程中,发明人发现现有技术中至少存在如下问题:安全快门工作于高温、高辐射、高强度光照环境中,高强度光照环境热影响大,热工况容易引起热损伤导致安全快门开关失效,影响光刻机曝光效率,且影响曝光精度。
发明内容
本发明的目的在于提出一种光刻机安全快门装置,以克服传统光刻机安全快门存在的容易因热损伤导致开光失效的问题,能够提高光刻机曝光效率和曝光精度。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种光刻机安全快门装置,包括开设有通光孔的罩壳,还包括:
驱动体,安装于罩壳的外侧壁上;
执行体,具有完全遮蔽通光孔的第一位置和完全不遮蔽通光孔的第二位置;
传动体,分别与驱动体和执行体连接,驱动体通过传动体驱动执行体遮蔽或打开通光孔。
在其中一个实施例中,传动体包括:
曲柄,与驱动体连接;
摇杆,与执行体连接;
连杆,连杆的一端与曲柄连接,另一端与摇杆连接。
在其中一个实施例中,上述光刻机安全快门装置还包括固定杆,固定杆的一端与驱动体连接,另一端与执行体连接。
在其中一个实施例中,上述光刻机安全快门装置还包括通风管,罩壳上开设有通风孔,通风管的一端连接风机,另一端与通风孔连通。
在其中一个实施例中,驱动体包括:
安装壳,安装于罩壳的外侧壁上;
动力元件,设置在安装壳内,且动力元件的输出轴与曲柄连接。
在其中一个实施例中,动力元件为汽缸或电机或电磁铁。
在其中一个实施例中,驱动体还包括:
探测片,与动力元件的输出轴连接;
传感器,设置在安装壳内,用于检测探测片的位置。
在其中一个实施例中,驱动体还包括壳盖,壳盖与安装壳连接。
在其中一个实施例中,驱动体还包括隔热片,隔热片与动力元件的输出轴套接连接,且隔热片设置在曲柄与动力元件的主体之间。
在其中一个实施例中,执行体包括:
轴座,与罩壳连接;
转轴,贯穿轴座,且与摇杆套接;
叶片,与转轴套接连接。
在其中一个实施例中,执行体还包括阻尼器,阻尼器与转轴连接。
在其中一个实施例中,执行体还包括阻热片,阻热片与转轴套接连接,且阻热片设置在摇杆和轴座之间。
上述光刻机安全快门装置,将驱动体安装于罩壳的外侧壁上,仅将具有完全遮蔽通光孔的第一位置和完全不遮蔽通光孔的第二位置的执行体安装在通光孔处。驱动体与执行体之间通过传动体连接,驱动体通过传动体驱动执行体遮蔽或打开通光孔。上述的光刻机安全快门装置通过将驱动体安装在罩壳的侧壁上实现驱动体远离通光孔设置,驱动体远离高强度光照环境,能够有效避免热工况对驱动体造成热损伤导致驱动体失效,驱动体工作稳定可靠,确保执行体高效、准确遮蔽或打开通光孔,能够有效提高光刻机曝光效率和曝光精度。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的光刻机安全快门装置的结构示意图;
图2是根据本发明的一个实施例的驱动体的结构示意图;
图3是根据本发明的另一个实施例的光刻机安全快门装置的结构示意图;
图4是根据本发明的一个实施例的执行体的结构示意图;
图5是根据本发明的一个实施例的光刻机安全快门装置的打开状态示意图;
图6是根据本发明的一个实施例的光刻机安全快门装置的关闭状态示意图;
图7是根据本发明的一个实施例的光刻机安全快门装置在无阻尼状态下由打开到关闭过程中叶片绝对位置仿真示意图;
图8是根据本发明的一个实施例的光刻机安全快门装置在阻尼状态下由打开到关闭过程中叶片绝对位置仿真示意图;
图9是根据本发明的一个实施例的光刻机安全快门装置在阻尼状态下非正常关闭时叶片绝对位置仿真示意图。
图中:
10-罩壳,11-通光孔;
20-驱动体,21-安装壳,22-动力元件,23-探测片,24-传感器,25-隔热片,26-壳盖;
30-执行体,31-轴座,32-转轴,33-叶片,34-阻尼器,35-阻热片;
40-传动体,41-曲柄,42-摇杆,43-连杆;
50-固定杆,60-通风管。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1,一实施方式的光刻机安全快门装置包括罩壳10、驱动体20、执行体30和传动体40。罩壳10上开设有通光孔11,驱动体20安装于罩壳10的外侧壁上,执行体30安装在通光孔11处,执行体30具有完全遮蔽通光孔11的第一位置和完全不遮蔽通光孔11的第二位置。传动体40分别与驱动体20和执行体30连接,驱动体20通过传动体40驱动执行体30遮蔽或打开通光孔11。
具体地,执行体30设置在罩壳10内部,安装在通光孔11处,用于根据驱动体20提供的驱动力遮蔽或打开通光孔11。驱动体20设置在罩壳10外侧,安装于罩壳10左侧或右侧的外侧壁上,驱动体20与执行体30之间通过传动体40连接,罩壳10的侧壁上开设有供传动体40穿过的开口。传动体40一端与驱动体20连接,另一端与执行体30连接,驱动体20动作带动传动体40动作,传动体40进一步带动执行体30动作以遮蔽或打开通光孔11。
进一步地,如图1所示,上述光刻机安全快门装置还包括固定杆50,固定杆50的一端与驱动体20连接,另一端与执行体30连接。
具体地,为确保光刻机曝光精度,安全快门装置处于打开状态(即打开通光孔11)时,执行体30要完全不遮蔽通光孔11,保证完全不挡光;并且,当安全快门装置处于关闭状态(即遮蔽通光孔11)时,执行体30要完全遮蔽通光孔11,保证完全不漏光。因此,需要保证执行体30遮蔽或打开通光孔11时要运动到位。由于执行体30是在驱动体20的远距离驱动下动作,为确保执行体30遮蔽或打开通光孔11时运动到位,需要保证驱动体20的旋转中心和执行体30的旋转中心的连线与罩壳10的上边框和下边框平行,即驱动体20的旋转中心到罩壳10的上边框的距离与执行体30的旋转中心到罩壳10的上边框的距离相等。这就使得将驱动体20和执行体30安装到罩壳10上时需要反复对准调整驱动体20或执行体30的位置,以使二者的旋转中心连线与罩壳10的上边框和下边框平行。驱动体20和执行体30安装操作繁琐,安装效率低。本实施例中,通过设置固定杆50对驱动体20和执行体30进行定位连接,驱动体20和执行体30安装时,只需调整固定杆50与罩壳10的上边框和下边框平行即可保证驱动体20的旋转中心和执行体30的旋转中心的连线与罩壳10的上边框和下边框平行,无需反复对准调整驱动体20或执行体30的安装位置,能够方便驱动体20和执行体30安装,提高驱动体20和执行体30的安装效率。
进一步地,如图1所示,上述光刻机安全快门装置还包括通风管60,罩壳10上开设有通风孔,通风管60的一端连接风机,另一端与通风孔连通。
具体地,通风管60固定在罩壳10上与通风孔连通,且通风管60连接风机,通风孔对准执行体30和通光孔11,风机可以采用鼓风机或抽风机。鼓风机或抽风机通过通风管60向罩壳10内吹风,或从罩壳10内向外侧抽风,以对执行体30进行气体冷却,避免执行体30的热量过高而传递到驱动体20,进一步提高光刻机安全快门装置的开关稳定性。
如图1所示,在一个实施例中,传动体40包括曲柄41、摇杆42和连杆43。曲柄41的旋转轴与驱动体20连接,摇杆42的旋转轴与执行体30连接,连杆43的一端与曲柄41连接,另一端与摇杆42连接。
具体地,曲柄41的旋转轴与驱动体20连接,并随驱动体20动作而运动。连杆43的一端与曲柄41连接,另一端穿过罩壳10侧壁上的开口与摇杆42连接。摇杆42的旋转轴与执行体30连接,并带动执行体30动作。当需要遮蔽或打开通光孔11时,驱动体20动作,带动曲柄41动作,曲柄41拉动连杆43动作,进而拉动摇杆42动作,摇杆42带动执行体动作,遮蔽或打开通光孔11。本实施例中,传动体40采用连杆传动机构将驱动体20的驱动力传递至执行体30,以实现驱动体20与执行体30分离设置,避免驱动体20发生热失效。在其它实施例中,传动体40还可以采用齿轮传动机构、丝杠传动机构及链条传动机构等,以上传动体40采用连杆传动机构只是一个实施例,并不用于限定本发明。
如图2所示,在一个实施例中,驱动体20包括:安装壳21和动力元件22。安装壳21安装于罩壳10的外侧壁上,动力元件22设置在安装壳21内,且动力元件22的输出轴与曲柄41连接。
具体地,动力元件22用于为执行体30提供驱动力。本实施例中,动力元件22采用摆动汽缸,摆动汽缸的输出轴与曲柄41的旋转轴连接,摆动汽缸运行带动曲柄41动作,进一步带动连杆43和摇杆42动作,将驱动力传递至执行体30。本实施例中,动力元件22采用摆动气缸,在其它实施例中,动力元件22还可以采用其它类型的汽缸(如旋转汽缸)及电机(如旋转电机)或电磁铁等,本实施例并不做具体限定。
进一步地,在一个实施例中,驱动体20还包括探测片23和传感器24。探测片23与动力元件22的输出轴连接,随动力元件22运行而动作;传感器24设置在安装壳21内,用于检测探测片23的位置,以判断通光孔11处于打开状态或关闭(被执行体30完全遮蔽)状态。进一步地,传感器24与光刻机的控制器连接,传感器将检测到的通光孔11的开关状态发送至光刻机的控制器,光刻机的控制器根据通光孔11的开关状态和曝光工艺要求控制动力元件22运行,以实现光刻机安全快门装置自动控制。具体地,如图2所示,传感器24的数量为两个,其中一个设置在安装壳21的底板上,另一个设置在安装壳21的侧壁上。当探测片23与设置在安装壳21的底板上的传感器24接触时,通光孔11处于打开状态;当探测片23与设置在安装壳21的侧壁上的传感器24接触时,通光孔11处于关闭状态。
进一步地,如图2所示,驱动体20还包括隔热片25,隔热片25与动力元件22的输出轴套接连接,且隔热片25设置在曲柄41与动力元件22的主体之间。本实施例中,在曲柄41与动力元件22的主体之间设置隔热片25可有效避阻碍曲柄41对动力元件22的主体产生热传导,进一步保护动力元件22,避免动力元件22出现热失效。具体地,隔热片25采用多孔材料或热反射材料或真空材料制成。
如图3所示,在本发明的另一个实施例中,驱动体20还包括壳盖26,壳盖26与安装壳21连接。一般地,传感器24可采用精度高、反应快、非接触的光电传感器。由于强光热辐射或照射容易造成光电传感器失效,本实施例中,在安装壳21上设置壳盖26罩住设置在安装壳21内的各个部件,可有效避免强光热辐射和照射,避免传感器24失效,并且可以保护安装壳21内的其它部件不受损坏。本实施例与上述实施例的不同之处在于在安装壳21上设置壳盖26,以保护设置在安装壳21内部的各部件,本实施例的其它结构均与上述实施例相同,在此不再赘述。
如图4所示,在一个实施例中,执行体30包括轴座31、转轴32和叶片33。轴座31与罩壳10连接,转轴32贯穿轴座31且与摇杆42套接,叶片33与转轴32套接连接。
具体地,执行体30通过轴座31安装在罩壳10上,转轴32穿过轴座31设置,且转轴32与轴座31转动连接。在一个实施例中,转轴32通过滑动轴承或滚动轴承与轴座31连接,以确保转轴32转动顺畅。转轴32的一端与摇杆42的旋转轴和叶片33的旋转轴连接,转轴32随摇杆42动作而转动,带动叶片33远离通光孔11或遮住通光孔11,以打开或遮蔽通光孔11。进一步地,如图3所示,本实施例中,叶片33通过紧固件(如螺钉)与摇杆42连接,以进一步确保叶片33安装稳定可靠。
在一个实施例中,执行体30还包括阻尼器34,阻尼器34与转轴32连接。阻尼器34可有效减少安全快门打开-关闭、关闭-打开运动的机械冲击,避免叶片在遮蔽或打开过程中发生抖动而产生漏光,有助于提高曝光精度。具体地,以下同时结合图5至图9,以样例仿真对阻尼器34的有效性进行说明。具体地,本样例中,驱动体20采用摆动汽缸,行程为90°,有效力矩为0.31N·m。叶片33转动惯量为2.3×10-3Kg·m2,通光孔11的中心到叶片33的旋转轴的距离为101mm。图5是光刻机安全快门装置的打开状态示意图,图6是光刻机安全快门装置的关闭状态示意图。图7为光刻机安全快门装置在无阻尼状态下由打开到关闭过程中叶片绝对位置仿真示意图。叶片33经过约0.5秒运动到关闭位置时,叶片33发生剧烈冲击抖动,最大抖动量为25°,发生漏光。在以上基础上,增加阻尼,阻尼器34系数为2×10-3Kg·m2/(deg·S)。图8为光刻机安全快门装置在阻尼状态下由打开到关闭过程中叶片绝对位置仿真示意图,叶片33无发生抖动,关闭时间约0.5秒。另外,光刻机整机有时会发生突发状况,如断电、断气等,光刻机安全快门装置驱动体无输出力,光刻机安全快门装置在叶片33的重心作用下发生自动关闭。如图9所示,其为光刻机安全快门装置在阻尼状态下非正常关闭时叶片绝对位置仿真示意图,叶片33关闭时间约2秒,关闭无抖动。
进一步的,本实施例中,为避免光辐射造成阻尼器34失效,将阻尼器34设置在轴座31上与叶片33相对的另一侧与转轴32连接,以通过轴座31遮挡光辐射,保证阻尼器34稳定工作。
进一步地,在一个实施例中,执行体30还包括阻热片35,阻热片35与转轴32套接连接,且阻热片35设置在摇杆42和轴座31之间。具体地,阻热片35能够阻碍叶片33的热传导,避免阻尼器34发生热失效。进一步地,阻热片35采用多孔材料或热反射材料或真空材料制成。
上述光刻机安全快门装置,将驱动体20安装于罩壳10的外侧壁上,仅将执行体30安装在通光孔11处,驱动体20与执行体30之间通过传动体40连接,驱动体20通过传动体40驱动执行体30动作以遮蔽或打开通光孔11。具体地,上述光刻机安全快门装置的工作过程如下:
如图5、图6所示,当需要打开通光孔11时,动力元件22逆时针转动,带动曲柄41逆时针转动,曲柄41拉动连杆43向左侧移动,连杆43带动摇杆42逆时针转动,叶片33随摇杆42逆时针转动,叶片33向右上方运动到第二位置,叶片33远离通光孔11且完全不遮挡通光孔11,通光孔11处于打开状态;当需要关闭通光孔11时,动力元件22顺时针转动,带动曲柄41顺时针转动,曲柄41推动连杆43向右侧移动,连杆43带动摇杆42顺时针转动,叶片33随摇杆42顺时针转动,叶片33向左下方运动到第一位置,叶片33遮住通光孔11且完全不漏光,通光孔11处于关闭状态。
上述的光刻机安全快门装置通过将驱动体20安装在罩壳10的外侧壁上实现驱动体20远离通光孔11设置,驱动体20远离高强度光照环境,能够有效避免热工况对驱动体20的动力元件22及传感器24等部件造成热损伤导致驱动体20失效,驱动体20工作稳定可靠,确保执行体30高效、准确遮蔽或打开通光孔11,能够有效提高光刻机曝光效率和曝光精度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种光刻机安全快门装置,包括开设有通光孔(11)的罩壳(10),其特征在于,还包括:
驱动体(20),安装于所述罩壳(10)的外侧壁上;
执行体(30),具有完全遮蔽所述通光孔(11)的第一位置和完全不遮蔽所述通光孔(11)的第二位置;
传动体(40),分别与所述驱动体(20)和所述执行体(30)连接,所述驱动体(20)通过所述传动体(40)驱动所述执行体(30)遮蔽或打开所述通光孔(11)。
2.根据权利要求1所述的光刻机安全快门装置,其特征在于,所述传动体(40)包括:
曲柄(41),与所述驱动体(20)连接;
摇杆(42),与所述执行体(30)连接;
连杆(43),所述连杆(43)的一端与所述曲柄(41)连接,另一端与所述摇杆(42)连接。
3.根据权利要求1或2所述的光刻机安全快门装置,其特征在于,所述光刻机安全快门装置还包括固定杆(50),所述固定杆(50)的一端与所述驱动体(20)连接,另一端与所述执行体(30)连接。
4.根据权利要求1或2所述的光刻机安全快门装置,其特征在于,所述光刻机安全快门装置还包括通风管(60),所述罩壳(10)上开设有通风孔,所述通风管(60)的一端连接风机,另一端与所述通风孔连通。
5.根据权利要求2所述的光刻机安全快门装置,其特征在于,所述驱动体(20)包括:
安装壳(21),安装于所述罩壳(10)的外侧壁上;
动力元件(22),设置在所述安装壳(21)内,且所述动力元件(22)的输出轴与所述曲柄(41)连接。
6.根据权利要求5所述的光刻机安全快门装置,其特征在于,所述动力元件(22)为汽缸或电机或电磁铁。
7.根据权利要求5所述的光刻机安全快门装置,其特征在于,所述驱动体(20)还包括:
探测片(23),与所述动力元件(22)的输出轴连接;
传感器(24),设置在所述安装壳(21)内,用于检测所述探测片(23)的位置。
8.根据权利要求5所述的光刻机安全快门装置,其特征在于,所述驱动体(20)还包括壳盖(26),所述壳盖(26)与所述安装壳(21)连接。
9.根据权利要求5所述的光刻机安全快门装置,其特征在于,所述驱动体(20)还包括隔热片(25),所述隔热片(25)与所述动力元件(22)的输出轴套接连接,且所述隔热片(25)设置在所述曲柄(41)与所述动力元件(22)的主体之间。
10.根据权利要求2所述的光刻机安全快门装置,其特征在于,所述执行体(30)包括:
轴座(31),与所述罩壳(10)连接;
转轴(32),贯穿所述轴座(31),且与所述摇杆(42)套接;
叶片(33),与所述转轴(32)套接连接。
11.根据权利要求10所述的光刻机安全快门装置,其特征在于,所述执行体(30)还包括阻尼器(34),所述阻尼器(34)与所述转轴(32)连接。
12.根据权利要求11所述的光刻机安全快门装置,其特征在于,所述执行体(30)还包括阻热片(35),所述阻热片(35)与所述转轴(32)套接连接,且所述阻热片(35)设置在所述摇杆(42)和所述轴座(31)之间。
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