CN110967930A - 光源衰减装置及光刻机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光源光源衰减装置，包括第一衰减模块、第二衰减模块、水平运动机构和垂向运动机构；所述第一衰减模块包含第一透光区域和第二透光区域；所述第二衰减模块上包含与所述第一透光区域配合的第三透光区域和与所述第二透光区域配合的第四透光区域；所述水平运动机构与所述第一衰减模块连接，以调整所述第一透光区域或第二透光区域对准光源；所述垂向运动机构设置于所述水平运动机构上，所述垂向运动机构还与所述第二衰减模块相连，使所述第二衰减模块与所述第一衰减模块能够在垂向上发生相对位移，从而使所述第一透光区域和第二透光区域的综合透光率能够均匀的变化。

Description

光源衰减装置及光刻机
技术领域
本发明涉及光刻设备技术领域，尤其涉及一种光源衰减装置及光刻机。
背景技术
光刻技术用于在衬底表面上形成特定的构图。经常使用的衬底为表面涂有光敏感介质的半导体晶片或玻璃基片。在光刻过程中，衬底放在工件台上，通过曝光装置，将特定的构图投射到衬底表面。
光刻机的一个重要指标是照明照度，为了满足不同工况的不同需求，需要照明系统对照度进行切换。在实际生产中，光源照度稳定情况下，由于产率、工艺、产品性能等的需求变更，会要求照度的增加或者降低。目前一般通过三种方式实现，一种是直接通过改变光源输出，一般是改变光源的输入功率，该方案过程繁琐，照度稳定等待时间较长，且光源改变功率有一定的范围，超出范围将会引起光源输出照度不稳，造成机台无法使用。第二种方法是在光路上设置照度衰减镜片，通过改变镜片不同位置的增厚膜实现光的透射和折射百分比，最终实现照度的改变。该种方法对镜片镀膜工艺要求非常高，否则将会影响远心性、均匀性等光学指标，因此成本也较高，很少使用。第三种方法是机械式方法，该方法在光路上直线移动或者旋转若干个叶片，通过不同叶片物理结构上的挡光实现照度分档衰减，该方法应用较为广泛，但对叶片的结构设计要求较高，否则也将会影响远心性、均匀性等光学指标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光源衰减装置及光刻机，在不影响远心性、均匀性等光学指标情况下，可实现照度连续衰减可变的问题。
本发明提供了一种光源衰减装置，包括第一衰减模块、第二衰减模块、水平运动机构和垂向运动机构；所述第一衰减模块包含第一透光区域和第二透光区域；所述第二衰减模块包含与所述第一透光区域配合的第三透光区域和与所述第二透光区域配合的第四透光区域；所述水平运动机构与所述第一衰减模块连接，调整所述第一透光区域或第二透光区域对准光源；所述垂向运动机构设置于所述水平运动机构上，且还与所述第二衰减模块相连，以使所述第二衰减模块与所述第一衰减模块能够在垂向上发生相对位移。
可选的，在所述光源衰减装置中，所述第一透光区域、所述第三透光区域和所述第四透光区域均由多个实体部分和多个镂空部分组成，所述多个实体部分和所述多个镂空部分的总面积相等；所述第二透光区域为圆孔。
可选的，在所述光源衰减装置中，所述第一透光区域、第三透光区域和第四透光区域为圆形或方形；通过改变所述第三透光区域与所述第一透光区域的重叠度，能够使透过所述第一透光区域的光线的衰减率为[50％，100％]；通过改变所述第四透光区域与所述第二透光区域的重叠度，能够使透过所述第二透光区域的光线的衰减率为[50％，100％]。
可选的，在所述光源衰减装置中，所述第一透光区域、所述第三透光区域和所述第四透光区域均由多条狭缝组成的对称区域，相邻所述狭缝间距与所述狭缝宽度相等。
可选的，在所述光源衰减装置中，所述宽度的取值范围为[0.5,5],单位为毫米。
可选的，在所述光源衰减装置中，所述第一透光区域、所述第三透光区域和所述第四透光区域均由多个均匀分布的小孔组成对称区域，所述小孔的总面积与所述实体部分的面积相等。
可选的，在所述光源衰减装置中，所述小孔的直径取值范围为[1,5],单位为毫米。
可选的，在所述光源衰减装置中，所述第二衰减模块包括第一衰减叶片和第二衰减叶片；所述第一衰减叶片和所述第二衰减叶片均与所述垂向运动机构连接；所述第三透光区域位于第一衰减叶片上；所述第四透光区域为由两个对称区域组成的半圆形区域或方形区域，其中一个对称区域设置在所述第一衰减叶片上，另一个对称区域设置在所述第二衰减叶片上。
可选的，在所述光源衰减装置中，所述水平运动机构包括基座、第一电机、导向机构和滑块；所述第一电机和所述导向机构设置在基座上；所述滑块设置在所述导向机构上；所述电机与所述滑块相连，以驱动所述滑块在所述导向机构上运动；所述第一衰减模块设置在所述滑块上。
可选的，在所述光源衰减装置中，所述垂向运动机构包括安装板、皮带、从动轮、主动轮和第二电机；所述安装板与所述滑块连接；所述主动轮和从动轮安装在所述安装板上；所述皮带与所述主动轮和从动轮连接；所述第二电机与所述主动轮连接，以驱动所述皮带在垂向运动；所述第二电机安装在所述滑块上。
可选的，在所述光源衰减装置中，所述安装板上设有第一导轨和第二导轨；所述第一衰减叶片与所述第一导轨连接，并同时与靠近所述第一导轨的皮带连接；所述第二衰减叶片与所述第二导轨连接，并同时与靠近所述第二导轨的皮带连接。
可选的，在所述光源衰减装置中，所述第一衰减叶片和第二衰减叶片上均具有与所述皮带配合齿形结构，所述皮带带动所述第一衰减叶片和所述第二衰减叶片进行相向或背离运动。
可选的，在所述光源衰减装置中，所述第一衰减模块为叶片结构，所述叶片结构上设有冷却管，所述冷却管内设有冷却介质。
可选的，在所述光源衰减装置中，所述第一衰减模块和所述第二衰减模块之间的距离为[0.1,2]，单位为毫米。
另一方面，本发明还提供了一种光刻机，包括上述任一项所述的光源衰减装置、基础框架、内部框架、曝光系统和运动台；所述内部框架设置在所述基础框架内；所述光源衰减装置、曝光系统和所述运动台都设置在所述内部框架内；所述曝光系统设置在所述运动台上，所述光源衰减装置设置在所述运动台和所述曝光系统之间并对准所述曝光系统的光源。
综上所述，本发明提供的光源衰减装置及光刻机中，所述水平运动机构与所述第一衰减模块连接，可以根据透光要求来调整所述第一透光区域或第二透光区域对准光源；所述垂向运动机构与所述水平运动机构相连；所述垂向运动机构与所述第二衰减模块连接，使所述第二衰减模块与所述第一衰减模块能够发生相对位移，以改变所述第一透光区域和第二透光区域的透光率；由于是通过垂向运动机构机械改变所述第二衰减模块与所述第一衰减模块垂向的相对位移，使所述第一透光区域或第二透光区域的透光率能够均匀的变化；进一步的，所述垂向运动机构与所述水平运动机构相连，以保证所述第一衰减模块和所述第二衰减模块水平面的相对位置固定。
附图说明
图1是本发明实施例的光源衰减装置的结构示意图；
图2是本发明实施例的第一透光区域、第三透光区域和第四透光区域的示意图；
图3是本发明实施例的水平运动机构的主视图；
图4是本发明实施例的垂向运动机构的结构示意图；
图5是本发明实施例的第一衰减叶片和第二衰减叶片做相背运动的光源衰减装置的示意图；
图6是图5的主视图；
图7是本发明的第一透光区域与第三透光区域配合的示意图；
图8是本发明实施例的水平运动机构的后视图。
其中，附图1-8的附图标记说明如下：
10-第一衰减模块；11-第一透光区域；12-第二透光区域；13-冷却管；20-第二衰减模块；21-第一衰减叶片；22-第二衰减叶片；23-第三透光区域；24-第四透光区域；30-水平运动机构；31-基座；32-导向机构；33-滑块；40-垂向运动机构；41-安装板；42-皮带；43-从动轮；44-主动轮；45-第二电机；46-第一导轨；47-第二导轨。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图1-8对本发明提出的光源衰减装置作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图1是本发明实施例的光源衰减装置的结构示意图。
参阅图1，一种光源衰减装置，包括第一衰减模块10、第二衰减模块20、水平运动机构30和垂向运动机构40；所述第一衰减模块10包含第一透光区域11和第二透光区域12；所述第二衰减模块20包含与所述第一透光区域11配合的第三透光区域23和与所述第二透光区域12配合的第四透光区域24；所述水平运动机构30与所述第一衰减模块10连接，调整所述第一透光区域11或第二透光区域12对准光源，即所述水平运动机构30主要控制所述第一衰减模块10的相对光源的位置；所述垂向运动机构40设置于所述水平运动机构30上，且还与所述第二衰减模块20相连，以使所述第二衰减模块20与所述第一衰减模块10能够在垂向上发生相对位移，即所述垂向运动机构40主要控制所述第二衰减模块20相对于所述第一衰减模块10的垂向上的相对位移。
优选的，所述第一衰减模块和所述第二衰减模块之间的距离为[0.1,2]，单位为毫米。
图2是本发明实施例的第一透光区域、第三透光区域和第四透光区域的示意图。
参阅图2，所述第一透光区域11、所述第三透光区域23和所述第四透光区域24均由多个实体部分和多个镂空部分组成，所述多个实体部分和所述多个镂空部分的总面积相等；所述第二透光区域12为圆孔；使所述第一透光区域11、第三透光区域23和第四透光区域24的透光率为50％；所述第一透光区域11、第三透光区域23和第四透光区域24为圆形或方形，所述圆形的直径与所述方形的边长相等，所述圆形和所述方形由多条的狭缝组成的对称图形，相邻所述狭缝间距与所述狭缝宽度相等，优选的，所述宽度的取值范围为[0.5,5],单位为毫米。
其中，需要说明的是，上述提到的所述狭缝并不是为了限定所述第一透光区域11、所述第三透光区域23和所述第四透光区域24透光部分的组成，只要能够使所述第一透光区域11、第三透光区域23和第四透光区域24的透光率为50％的对称图形均在本申请的保护范围内，例如，所述第一透光区域11、所述第三透光区域23和所述第四透光区域24均由多个均匀分布的小孔组成对称区域，所述小孔的总面积与所述实体部分的面积相等，优选的，所述小孔的直径取值范围为[1,5],单位为毫米。
所述第二透光区域12为圆孔，使所述第二透光区域12的透光率为100％；通过改变所述第三透光区域23与所述第一透光区域11的重叠度，能够使透过所述第一透光区域11的光线的衰减率为[50％，100％]；通过改变所述第四透光区域24与所述第二透光区域12的重叠度，能够使透过所述第二透光区域12的光线的衰减率为[0％，50％]。
图3是本发明实施例的水平运动机构的主视图。
参阅图3，所述水平运动机构30包括基座31基座31、第一电机(图未示)、导向机构32和滑块33；所述第一电机和所述导向机构32设置在基座31基座31上；所述滑块33设置在所述导向机构32上；所述电机与所述滑块33相连，以驱动所述滑块33在所述导向机构32上做直线运动；所述第一衰减模块10设置在所述滑块33上，其中，所述导向机构32为直线导轨。
图4是本发明实施例的垂向运动机构的结构示意图。
参阅图4，所述垂向运动机构40包括安装板41、皮带41、从动轮43、主动轮44和第二电机45；所述安装板41、所述第二电机45均与所述滑块33连接，所述滑块33带动所述第一透光区域11和第三透光区域23或第二透光区域12和第四透光区域24对准光源，可以实现所述垂向运动机构40在水平面上移动，从而可以保证所述第二衰减模块20与所述第一衰减模块10水平面上相对距离不变；所述主动轮44和从动轮43安装在所述安装板41上；所述皮带41与所述主动轮44和从动轮43连接；所述主动轮44通过转轴与所述第二电机45连接，通过皮带41传动，带动从动轮43旋转运动，从而，所述皮带41在垂向运动。
其中，采用上述的垂向运动机构40为了保证在运动中所述第一透光区域11和所述第三透光区域23对称以及所述第二透光区域12和所述第四透光区域24对称，但不是为了限制所述垂向运动机构40的结构组成，只要能够保证在运动中所述第一透光区域11和所述第三透光区域23具有对称性以及所述第二透光区域12和所述第四透光区域24具有对称性的垂向运动机构40的结构组成都是本申请所保护的。
图5是本发明实施例的第一衰减叶片和第二衰减叶片做相背运动时的光源衰减装置的示意图，图6是图5的主视图，图7是本发明的第一透光区域与第三透光区域配合的示意图。
所述第二衰减模块20包括第一衰减叶片21和第二衰减叶片22；所述第一衰减叶片21和所述第二衰减叶片22均与所述垂向运动机构40连接；所述第三透光区域23位于第一衰减叶片21上；所述第四透光区域24为由两个对称区域组成的半圆形区域或方形区域，其中一个对称区域设置在所述第一衰减叶片21上，另一个对称区域设置在所述第二衰减叶片22上，即每个对称区域的透光量为所述对应的完整圆形区域或对应的完整方形区域的透光量的一半。
所述第一衰减叶片21和第二衰减叶片22上均具有与所述皮带41配合齿形结构，所述安装板41上设有第一导轨46和第二导轨47；所述第一衰减叶片21与所述第一导轨46连接，并同时与靠近所述第一导轨46的皮带41连接；所述第二衰减叶片22与所述第二导轨47连接，并同时与靠近所述第二导轨47的皮带41连接，启动所述第二电机45，所述皮带41开始运动，通过所述第二电机45的正、反向旋转，可以带动所述第一衰减叶片21和所述第二衰减叶片22能够相向或背离运动。具体地，所述第一衰减叶片21的齿形结构和所述第一衰减叶片21的齿形结构分别布置于所述皮带41的两侧，并与皮带41的齿相互啮合，且分别与所述第一导轨46和第二导轨47连接，使所述第一衰减叶片21和所述第二衰减叶片22始终在垂向上做往复运动，从而实现所述第一衰减叶片21和所述第二衰减叶片22相向或背离运动，其中，所述第一导轨46和所述第二导轨47均为直线导轨。
其中，以第二透光区域12与所述第四透光区域24配合时透光率为50％为初始状态，光源直径为40mm，第一圆形区域或第一方形区域的狭缝宽度和相临所述狭缝之间的间距d均为1mm为例，通过所述第一电机驱动所述滑块33运动，当将第二透光区域12对准一光源，启动第二电机45顺时针旋转，所述第一衰减叶片21和所述第二衰减叶片22在垂向上做相背离运动，所述第四透光区域24与所述第二透光区域12配合，由于所述第四透光区域24为设置在所述第一衰减叶片21上的一对称区域和所述第二衰减叶片22一对称区域组成的所述半圆形区域或方形，所以当所述第一衰减叶片21和所述第二衰减叶片22之间的距离从0mm变化为40mm时，此时的光线的衰减率的从0％变化为50％，其中，当所述第一衰减叶片21和所述第二衰减叶片22之间的距离L为6mm时。通光孔面积为1253mm2，此时遮光面积为510.5mm2，透过率为59.3％；当将第一透光区域11对准光源，启动第二电机45顺时针旋转，所述第一衰减叶片21在垂向上远离所述第一衰减模块10，所述第三透光区域23与所述第一透光区域11配合，所述第一区域和所述第二透光垂直之间的距离从0mm变化为40mm时，此时的光线的透过率的从50％变化为100％。综上所述，所述光源衰减装置可以实现透光率从0％到100％的连续衰减。
图8是本发明实施例的水平运动机构的后图；
所述第一衰减模块10为叶片结构，所述叶片结构上设有冷却管13，所述冷却管13内设有冷却介质，对所述第一衰减模块10起到保护作用。
其次，本发明还提供了一种光刻机(图未示)，包括上述任一项所述的光源衰减装置、基础框架、内部框架、曝光系统和运动台；所述内部框架设置在所述基础框架内；所述光源衰减装置、曝光系统和所述运动台都设置在所述内部框架内；所述曝光系统设置在所述运动台上，所述光源衰减装置设置在所述运动台和所述曝光系统之间并对准所述曝光系统的光源。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (15)

1.一种光源衰减装置，其特征在于，包括第一衰减模块、第二衰减模块、水平运动机构和垂向运动机构；所述第一衰减模块包含第一透光区域和第二透光区域；所述第二衰减模块包含与所述第一透光区域配合的第三透光区域和与所述第二透光区域配合的第四透光区域；所述水平运动机构与所述第一衰减模块连接，调整所述第一透光区域或第二透光区域对准光源；所述垂向运动机构设置于所述水平运动机构上，且还与所述第二衰减模块相连，以使所述第二衰减模块与所述第一衰减模块能够在垂向上发生相对位移。
2.如权利要求1所述的光源衰减装置，其特征在于，所述第一透光区域、所述第三透光区域和所述第四透光区域均由多个实体部分和多个镂空部分组成，所述多个实体部分和所述多个镂空部分的总面积相等；所述第二透光区域为圆孔。
3.如权利要求2所述的光源衰减装置，其特征在于，所述第一透光区域、所述第三透光区域和所述第四透光区域为圆形或方形；通过改变所述第三透光区域与所述第一透光区域的重叠度，能够使透过所述第一透光区域的光线的衰减率为[50％，100％]；通过改变所述第四透光区域与所述第二透光区域的重叠度，能够使透过所述第二透光区域的光线的衰减率为[0，50％]。
4.如权利要求2所述的光源衰减装置，其特征在于，所述第一透光区域、所述第三透光区域和所述第四透光区域均由多条狭缝组成的对称区域，相邻所述狭缝间距与所述狭缝宽度相等。
5.如权利要求4所述的光源衰减装置，其特征在于，所述宽度的取值范围为[0.5,5],单位为毫米。
6.如权利要求2所述的光源衰减装置，其特征在于，所述第一透光区域、所述第三透光区域和所述第四透光区域均由多个均匀分布的小孔组成对称区域，所述小孔的总面积与所述实体部分的面积相等。
7.如权利要求6所述的光源衰减装置，其特征在于，所述小孔的直径取值范围为[1,5],单位为毫米。
8.如权利要求1述的光源衰减装置，其特征在于，所述第二衰减模块包括第一衰减叶片和第二衰减叶片；所述第一衰减叶片和所述第二衰减叶片均与所述垂向运动机构连接；所述第三透光区域位于第一衰减叶片上；所述第四透光区域为由两个对称区域组成的半圆形区域或方形区域，其中一个对称区域设置在所述第一衰减叶片上，另一个对称区域设置在所述第二衰减叶片上。
9.如权利要求8述的光源衰减装置，其特征在于，所述水平运动机构包括基座、第一电机、导轨和滑块；所述第一电机和所述导轨设置在基座上；所述滑块设置在所述导轨上；所述电机与所述滑块相连，以驱动所述滑块在所述导轨上运动；所述第一衰减模块设置在所述滑块上。
10.如权利要求9所述的光源衰减装置，其特征在于，所述垂向运动机构包括安装板、皮带、从动轮、主动轮和第二电机；所述安装板与所述滑块连接；所述主动轮和从动轮安装在所述安装板上；所述皮带与所述主动轮和从动轮连接；所述第二电机与所述主动轮连接，以驱动所述皮带在垂向运动；所述第二电机安装在所述滑块上。
11.如权利要求10所述的光源衰减装置，其特征在于，所述安装板上设有第一导轨和第二导轨；所述第一衰减叶片与所述第一导轨连接，并同时与靠近所述第一导轨的皮带连接；所述第二衰减叶片与所述第二导轨连接，并同时与靠近所述第二导轨的皮带连接。
12.如权利要求11所述的光源衰减装置，其特征在于，所述第一衰减叶片和第二衰减叶片上均具有与所述皮带配合齿形结构，所述皮带带动所述第一衰减叶片和所述第二衰减叶片进行相向或背离运动。
13.如权利要求1所述的光源衰减装置，其特征在于，所述第一衰减模块为叶片结构，所述叶片结构上设有冷却管，所述冷却管内设有冷却介质。
14.如权利要求1所述的光源衰减装置，其特征在于，所述第一衰减模块和所述第二衰减模块之间的距离为[0.1,2]，单位为毫米。
15.一种光刻机，其特征在于，包括如权利要求1‐14中任一项所述的光源衰减装置、基础框架、内部框架、曝光系统和运动台；所述内部框架设置在所述基础框架内；所述光源衰减装置、曝光系统和所述运动台都设置在所述内部框架内；所述曝光系统设置在所述运动台上，所述光源衰减装置设置在所述运动台和所述曝光系统之间并对准所述曝光系统的光源。
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