CN114609872B - 一种光罩抗弯方法及大尺寸平行光曝光机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光罩抗弯方法，通过使掩模板存在内外压差、使掩模版的下板面受大气压的均布压力作用，达到用于抵消因掩模版自重产生的形变目的，因此，杜绝了以往光罩普遍存在的容易破损问题，以及利于保证掩模版与工作平台的理想间隙，控制简便，进而通过实时的间距检测，便于控制负压值的恒定。还公开一种大尺寸平行光曝光机，应用上述光罩抗弯方法，通过本发明的方法，能补偿大尺寸掩模板的重力变形，改善大尺寸掩模垂向的变形分布，进而改善曝光机的工作精度等性能。

Description

一种光罩抗弯方法及大尺寸平行光曝光机

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，具体是一种光罩抗弯方法及大尺寸平行光曝光机。

背景技术

大尺寸平行光曝光机广泛应用在LCD等显示器件领域，随着客户对线宽线距的要求越来越高，逐渐逼近平行光曝光机的理论极限。由此，掩模板(光罩)图形离工作面的间隙是影响光刻精度的重要要素。掩模板的四边与工作面的间隙容易控制，但是因掩模板的玻璃基板的自身重量而导致的整体变形造成间隙不均匀，严重影响曝光精度。

随之，掩模板的尺寸不断变大，如对应设备所使用的掩模板长达950mm，宽达800mm。行业现今广泛采用的曝光工艺中，掩膜板采用水平设置，由于掩膜板自身重力的作用，中心区域很容易发生变形，导致曝光之后图形整体发生形变，影响产品良率。为解决这一问题，现有技术所使用的解决方法是使用复杂的机械机构以适应掩模板的自重变形。这无疑会使结构设计变得复杂，同时引入过多的可动元件势必不利于整机可靠性。

中国实用新型专利202023238322.X公开了一种柔性规格掩膜板安装装置，设置有支撑结构，该支撑结构上设有安装区，该安装区适配掩膜板落位安置；固定压头，该固定压头安装在支撑结构上并在动力部件带动下对安装区放置的掩膜板固定；抗弯支撑件，通过在掩膜板中间产生由下往上的力距，来减小掩膜板因重力中间下堕的变形。该结构的工作原理是运用杠杠原理，利用气缸的压力，让下垂的掩模板的中间部分可以部分恢复。然而，存在的缺点也很明显：1.施加作用力过程中，容易导致光罩破损；2.抗弯调整后，整体上看掩模板与工作面容易存在不均匀的问题。

发明内容

针对上述不足，本发明目的在于，提供一种光罩抗弯方法，该方法通过真空产生的自下而上的反向力进行提升掩模板，从而补偿掩模板的自重变形量；还提供一种大尺寸平行光曝光机。

根据本发明的一方面，提供了一种光罩抗弯方法，包括以下步骤：

(1)对掩模板的上表面空间进行抽真空，使产生预定值的负压；

(2)负压作用于所述掩模板的上表面，基于所述负压产生的从下往上的作用力调整因掩模板自重产生的形变程度，以获得所需的平坦度。

在上述技术方案中，光罩抗弯方法还包括：

步骤(3)，使用测距器件实时检测所述掩模板的下表面与工作平台之间的间隙值。

进一步地，构建形成所述上表面空间的壳体，在所述壳体的底部设置有朝下的闭合口，所述掩模板水平状态通过密封单元封闭所述闭合口，使所述壳体的内部空间形成气密性；

壳体内装设平行光投射系统，使所述平行光投射系统投射出的平行光垂直向下朝所述闭合口外照射。

在上述技术方案中，使用所述测距器件同步检测所述掩模板的周边区域以及中心区域的形变，用于得出所述掩模板的下表面与工作平台之间的间隙值。

通过上述方法，克服了现有技术中运用机械结构所形成的恢复效果不理想，在施加作用力过程中，容易导致光罩破损，以及掩模板与工作平面容易存在不均匀的缺点，从而实现掩模板的形变部分得到理想的恢复，并在工作的可靠性上得到保证。该方法利于改善曝光机的工作精度等性能，利于广泛推广。

此外，本发明进一步提供了一种大尺寸平行光曝光机，包括：

壳体，具有用于抽负压的光路空间，所述光路空间包括框架部分、装设于所述框架部分为气密性连接的若干蒙皮、以及供掩模板水平安装并由掩模板闭合所述光路空间的装载部，所述装载部设置有供所述光路空间连通外环境空间的气密开口，所述光路空间中装设有平行光投射系统，所述平行光投射系统投射出的平行光垂直向下朝所述气密开口外照射；

密封单元，密封单元由内到外围绕于所述气密开口的周缘，并且所述密封单元处于掩模板的图形区域的周缘，以及设置有将所述光路空间形成预定负压值的抽真空口。通过所述抽真空口将所述光路空间形成预定负压值，使所述掩模板存在内外压差、并且掩模板的下板面受均布压力作用，用于抵消因掩模板自重产生的形变；

测距器件，装设于所述装载部，数量为若干个，为用于检测掩模板的下板面相对于工作平台的平坦度的测距器件，根据实时检测的间隙值用于控制该光路空间内的负压值的恒定。

在上述技术方案中，所述框架部分采用相互呈垂直相交的筋条连接组成，所述框架部分包括上承托架和底架，所述上承托架具有多个用于所述蒙皮盖合的安装位，所述蒙皮通过气密件盖合所述安装位；

所述底架设置有所述安装位，所述底架的顶框与所述上承托架的底框相连接，所述底架与所述上承托架相连接处设置有供平行光穿过的过孔，所述底架的底部设置有下通口。

在上述技术方案中，所述装载部具有下框板、支撑组件和托板件，所述下框板水平装设于所述下通口，所述气密开口形成于所述下框板的中部位置，并且气密开口位于所述过孔的正下方位置，所述支撑组件对称装设于所述气密开口的两侧，所述托板件通过所述支撑组件呈水平状态位于所述气密开口的正下方位置；

对应于所述气密开口的周沿位置、在所述下框板的底面设置有由内到外依次设置、相间隔的环形槽，所述密封单元适配置入所述环形槽，所述抽真空口设置于所述底面，均匀分布于相邻的密封单元之间，所述掩模板的边部均与所述密封单元构成气密性连接。

在上述技术方案中，所述测距器件具有摆动测距组件、以及对应于所述气密开口的周边位置均匀分布在所述下框板的顶面的第一测距组件、第二测距组件、第三测距组件和第四测距组件，所述摆动测距组件具有摆动臂和装设于摆动臂自由端的激光头组成，所述第一测距组件、第二测距组件、第三测距组件和第四测距组件均由直线运动组件和所述激光头组成，所述摆动臂自由端伸向所述气密开口的中心位置。

在上述技术方案中，所述工作平台为真空吸附平台，所述工作平台的上平台面为水平面。

在上述技术方案中，本发明的大尺寸平行光曝光机设置有连通所述光路空间与外环境空间的空气压力调节装置，该空气压力调节装置为空气阀。

由此，在根据本发明的大尺寸平行光曝光机的结构中，基于平行光曝光特性，能够依赖该光路空间、密封单元以及测距器件，并根据产生的预定负压值，使掩模板存在内外压差、并且掩模板的下板面受均布压力作用，实现抵消因掩模板自重产生的形变，并实现该工作过程的稳定执行，从而起到优良的工作精度作用目的。

本发明的有益效果为：与现有技术相比，根据本发明的大尺寸平行光曝光机，解决了以往采用机械结构所形成的恢复效果不理想，在施加作用力过程中，容易导致光罩破损，以及掩模板与工作平面容易存在不均匀的缺点问题。该曝光机用于实现使掩模板恢复理想平面度，并实现该工作过程的稳定执行，从而显著提升工作精度目的。

另一方面，通过上述光罩抗弯方法，克服了现有技术中运用机械结构所形成的恢复效果不理想，在施加作用力过程中，容易导致光罩破损，以及掩模板与工作平面容易存在不均匀的缺点因素。

此外，本发明还具有以下优点：

1、利于保证掩模板与工作平台的理想间隙，而且控制简便；以及通过实时的间距检测，便于控制负压值的恒定。

2、光路空间由框架部分和若干蒙皮组成，单个蒙皮均能单独拆卸，后续的维护简便，以及便于装配。框架部分具有优良的结构刚性和强度，蒙皮与框架部分利于实现轻量化结构。

下面结合附图与实施例，对本发明进一步说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中。

图1是应用本发明的光罩抗弯方法的大尺寸平行光曝光机的结构示意图。

图2是图1的另一视角的结构示意图。

图3为图2的A-A方向的剖切结构示意图。

图4为本发明中大尺寸平行光曝光机的下框体的结构示意图。

图5为图4底部的局部剖切结构示意图。

图6为本发明中测距器件的设置形态的示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

下面参照附图详细描述根据本发明实施例的一种光罩抗弯方法及大尺寸平行光曝光机。本发明提及的掩模板为大尺寸的掩模板，长宽尺寸为950mm乘以800mm。需要说明的是，本发明并不限于此，例如应用于更大尺寸的掩模板。

下面将详细说明根据本发明的一种光罩抗弯方法，包括以下步骤：

(1)对掩模板的上表面空间进行抽真空，使产生预定值的负压；

(2)负压作用于所述掩模板的上表面，基于所述负压产生的从下往上的作用力调整因掩模板自重产生的形变程度，以获得所需的平坦度。

根据上述技术方案，所述光罩抗弯方法还包括：

步骤(3)，使用测距器件实时检测所述掩模板的下表面与工作平台之间的间隙值。

在一个具体的实施方式中，构建形成所述上表面空间的壳体，在所述壳体的底部设置有朝下的闭合口，所述掩模板水平状态通过密封单元封闭所述闭合口，使所述壳体的内部空间形成气密性；

壳体内装设平行光投射系统，使所述平行光投射系统投射出的平行光垂直向下朝所述闭合口外照射。

根据上述技术方案，使用所述测距器件同步检测所述掩模板的周边区域以及中心区域的形变，用于得出所述掩模板的下表面与工作平台之间的间隙值。

实际应用方案中，测距器件对应于待进行曝光制程的掩模板的四个角的位置，以及对应于该掩模板的中心区域位置，在调机时，逐步调节负压值，使该掩模板因自身重力产生形变的中心区域和边部区域的间隙值相同后，进而确定该负压值。进一步的，基于实际应用，还根据工艺的验证结果进行确定间隙范围。

基于实际应用，壳体内空间连接负压发生设备，设置有的测距器件用于与控制系统连接，通过控制系统的编程控制，根据实时检测的间隙值联动控制负压发生设备的工作，使壳体空间内的负压值维持恒定，同时实现自动控制。本技术领域的普通技术人员能够想到的是，当壳体空间内的负压值高于或者低于预设值时，通过空气阀装置的开闭联动工作，用于控制壳体内空间的负压维持在一个稳定的值。进而，实现掩模板与工件的间隙维持在预定的范围内。控制简便，工作效果稳定。

通过上述方法，克服了现有技术中运用机械结构所形成的恢复效果不理想，在施加作用力过程中，容易导致光罩破损，以及掩模板与工作平面容易存在不均匀的缺点，从而实现掩模板的形变部分得到理想的恢复，并在工作的可靠性上得到保证。该方法利于改善曝光机的工作精度等性能，利于广泛推广

此外，本发明进一步提供了一种大尺寸平行光曝光机，参考图1，示出了根据本发明的一个实施例的应用该光罩抗弯方法的大尺寸平行光曝光机的总装结构。如图1所示，包括：

壳体1，具有用于抽负压的光路空间11，所述光路空间11包括框架部分110、装设于所述框架部分110为气密性连接的若干蒙皮111、以及供掩模板200水平安装并由掩模板200闭合所述光路空间11的装载部112，所述装载部112设置有供所述光路空间11连通外环境空间的气密开口1123，所述光路空间11中装设有平行光投射系统100，所述平行光投射系统100投射出的平行光垂直向下朝所述气密开口1123外照射。

密封单元，密封单元(图中未示)由内到外围绕于所述气密开口1123的周缘，并且所述密封单元处于掩模板200的图形区域的周缘，以及设置有将所述光路空间11形成预定负压值的抽真空口1125。通过所述抽真空口1125将所述光路空间11形成预定负压值，使所述掩模板200存在内外压差、并且掩模板的下板面受均布压力作用，用于抵消因掩模板自重产生的形变。

测距器件，装设于所述装载部112，数量为若干个，为用于检测掩模板200的下板面相对于工作平台的平坦度的测距器件300，根据实时检测的间隙值用于控制该光路空间11内的负压值的恒定。

所述光路空间11连接负压发生设备，设置有的测距器件300用于与控制系统连接，通过控制系统的编程控制，根据实时检测的间隙值联动控制负压发生设备的工作，使壳体1空间内的负压值维持恒定，同时实现自动控制。

在其他示例中，测距器件300包括防震装置，用于减少或消除震动对平坦度测量的不利影响。具体地，需要掩模板200的图案化表面的平坦度为理想平面，偏离值小于30nm。

为了实现良好的过程控制，测距器件300需要以高精度和高可重复性进行测量掩模板200平坦度。

作为对本发明的进一步阐述：

参考图2和图3所示，本实施例的框架部分110采用相互呈垂直相交的筋条连接组成，所述框架部分110包括上承托架1101和底架1102，所述上承托架1101具有多个用于所述蒙皮111盖合的安装位1103，所述蒙皮111通过气密件盖合所述安装位1103。

进一步地，本实施例的底架1102设置有所述安装位1103，所述底架1102的顶框与所述上承托架1101的底框相连接，所述底架1102与所述上承托架1101相连接处设置有供平行光穿过的过孔，所述底架1102的底部设置有下通口。

参考图3、图4和图5所示，本实施例的装载部112具有下框板1120、支撑组件1121和托板件1122，所述下框板1120水平装设于所述下通口，所述气密开口1123形成于所述下框板1120的中部位置，并且气密开口1123位于所述过孔的正下方位置，所述支撑组件1121对称装设于所述气密开口1123的两侧，所述托板件1122通过所述支撑组件1121呈水平状态位于所述气密开口1123的正下方位置。对应于所述气密开口1123的周沿位置、在所述下框板1120的底面设置有由内到外依次设置、相间隔的环形槽1124，所述密封单元适配置入所述环形槽1124，所述抽真空口1125设置于所述底面，均匀分布于相邻的密封单元之间，所述掩模板200的边部均与所述密封单元构成气密性连接。本实施例中，环形槽1124以及密封单元的数量均为两个。所述密封单元为密封圈体。

参考图5和图6所示，本实施例的测距器件300具有摆动测距组件301、以及对应于所述气密开口1123的周边位置均匀分布在所述下框板1120的顶面的第一测距组件302、第二测距组件303、第三测距组件304和第四测距组件305，所述摆动测距组件301具有摆动臂和装设于摆动臂自由端的激光头组成，所述第一测距组件302、第二测距组件303、第三测距组件304和第四测距组件305均由直线运动组件和所述激光头组成，所述摆动臂自由端伸向所述气密开口1123的中心位置。其中，所述直线运动组件为直线气缸，所述摆动臂包括步进电机、以及以步进电机的旋转轴为旋转轴心的悬臂组成。

作为本发明技术方案的延伸，所述摆动臂和所述直线运动组件均设置有防震装置，用于减少或消除震动对平坦度测量的不利影响。

本实施例的工作平台400为真空吸附平台，所述工作平台400的上平台面为水平面。

根据上述技术方案，本发明的大尺寸平行光曝光机设置有连通所述光路空间11与外环境空间的空气压力调节装置，该空气压力调节装置为空气阀。

本发明的大尺寸平行光曝光机应用上述光罩抗弯方法，通过本发明的方法，能补偿大尺寸掩模板200的重力变形，改善大尺寸掩模垂向的变形分布，进而改善曝光机的工作精度等性能。还具有以下优点：

1、利于保证掩模板与工作平台400的理想间隙，而且控制简便；以及通过实时的间距检测，便于控制负压值的恒定。

2、光路空间11由框架部分110和若干蒙皮111组成，单个蒙皮111为小尺寸设计，并且均能单独拆卸，后续的维护简便，以及便于装配。框架部分110具有优良的结构刚性和强度，蒙皮111与框架部分110利于实现轻量化结构。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列应用，其完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限定特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (2)

1.一种大尺寸平行光曝光机，其特征在于：包括：

壳体，具有用于抽负压的光路空间，所述光路空间包括框架部分、装设于所述框架部分为气密性连接的若干蒙皮、以及供掩模板水平安装并由掩模板闭合所述光路空间的装载部，所述装载部设置有供所述光路空间连通外环境空间的气密开口，所述光路空间中装设有平行光投射系统，所述平行光投射系统投射出的平行光垂直向下朝所述气密开口外照射，框架部分采用相互呈垂直相交的筋条连接组成，所述框架部分包括上承托架和底架，所述上承托架具有多个用于所述蒙皮盖合的安装位，所述蒙皮通过气密件盖合所述安装位；所述底架设置有所述安装位，所述底架的顶框与所述上承托架的底框相连接，所述底架与所述上承托架相连接处设置有供平行光穿过的过孔，所述底架的底部设置有下通口；

密封单元，密封单元由内到外围绕于所述气密开口的周缘，并且所述密封单元处于掩模板的图形区域的周缘，以及设置有将所述光路空间形成预定负压值的抽真空口, 通过所述抽真空口将所述光路空间形成预定负压值，使所述掩模板存在内外压差、并且掩模板的下板面受均布压力作用，用于抵消因掩模板自重产生的形变；

测距器件，装设于所述装载部，数量为若干个，为用于检测掩模板的下板面相对于工作平台的平坦度的测距器件，根据实时检测的间隙值用于控制该光路空间内的负压值的恒定，装载部具有下框板、支撑组件和托板件，所述下框板水平装设于所述下通口，所述气密开口形成于所述下框板的中部位置，并且气密开口位于所述过孔的正下方位置，所述支撑组件对称装设于所述气密开口的两侧，所述托板件通过所述支撑组件呈水平状态位于所述气密开口的正下方位置；对应于所述气密开口的周沿位置、在所述下框板的底面设置有由内到外依次设置、相间隔的环形槽，所述密封单元适配置入所述环形槽，所述抽真空口设置于所述底面，均匀分布于相邻的密封单元之间，所述掩模板的边部均与所述密封单元构成气密性连接，测距器件具有摆动测距组件、以及对应于所述气密开口的周边位置均匀分布在所述下框板的顶面的第一测距组件、第二测距组件、第三测距组件和第四测距组件，所述摆动测距组件具有摆动臂和装设于摆动臂自由端的激光头组成，所述第一测距组件、第二测距组件、第三测距组件和第四测距组件均由直线运动组件和所述激光头组成，所述摆动臂自由端伸向所述气密开口的中心位置，所述工作平台为真空吸附平台，所述工作平台的上平台面为水平面，其设置有连通所述光路空间与外环境空间的空气压力调节装置。

2.一种用于权利要求1的曝光机的光罩抗弯方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对掩模板的上表面空间进行抽真空，使产生预定值的负压，构建形成所述上表面空间的壳体，在所述壳体的底部设置有朝下的闭合口，所述掩模板水平状态通过密封单元封闭所述闭合口，使所述壳体的内部空间形成气密性；壳体内装设平行光投射系统，使所述平行光投射系统投射出的平行光垂直向下朝所述闭合口外照射；

(2)负压作用于所述掩模板的上表面，基于所述负压产生的从下往上的作用力调整因掩模板自重产生的形变程度，以获得所需的平坦度；

还包括步骤(3)，使用测距器件实时检测所述掩模板的下表面与工作平台之间的间隙值，使用所述测距器件同步检测所述掩模板的周边区域以及中心区域的形变，用于得出所述掩模板的下表面与工作平台之间的间隙值。

Images