CN213210718U - 一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置，该装置用于光刻机中实现基片与掩模板之间实现真空曝光。该装置以掩模板为水平基准，利用第一升降驱动机构带动三点弹性支撑机构、承片台、基片上升，基片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，同时第一升降驱动机构停止上升。然后第二升降驱动机构带动真空腔室上升并与掩模架下表面接触形成密封腔体，接着对腔体进行抽真空，从而实现样片与掩模板在真空的环境下进行曝光，提高曝光的分辨率与曝光线条的均匀性。

Description

一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置

技术领域

本实用新型涉及微电子专用设备技术领域，具体涉及一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置，尤其适用于用于接近接触式光刻机中实现基片与掩模板之间的抽真空曝光。

背景技术

在接触式光刻设备中，根据曝光分辨力公式可知，要想提高光刻分辨力，可以考虑保证基片与掩模板之间的间隙都足够小来实现。而当基片与掩模接触调平后，基片与掩模之间仍有一层气膜存在，导致基片与掩模之间存在一定的间隙。为了消除它们之间的气膜，在曝光前，在基片与掩模板之间进行抽真空是非常必要的。现有的一些抽真空结构主要为在承片台外侧或承片台上表面布置一个密封圈，当基片与掩模调平时，密封圈也与掩模接触，只能进行单次或一次的真空曝光，不能实现基片与掩模之间需要对准套刻的真空曝光。

实用新型内容

为了避免接触式光刻时，进一步消除基片与掩模之间的气膜间隙，在曝光前，基片与掩模板之间进行抽真空，提高光刻的线条分辨率，而又不影响基片与掩模之间的对准与套刻。本实用新型的目的是提供一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置，尤其适用于接近接触式光刻机中实现基片与掩模板之间的抽真空曝光。

本实用新型采用的技术方案为：一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置，包括掩模板、掩模架、基片、承片台、正压通气孔、三点弹性支撑机构、锁紧气缸、弹性气囊、第一升降驱动机构、真空腔室、第二升降驱动机构、旋转运动台、Y向运动台、X向运动台、负压输入端、电控阀门、正压输入端、控制电路板、主控制器、第一密封圈、第二密封圈、负压抽气孔；

所述掩模板位于掩模架上方并固接；所述掩模架上表面布有真空槽，用于吸附固定掩模；所述承片台设置有真空槽，用于吸附固定基片；所述三点弹性支撑机构与承片台通过柔性铰链连接，用于基片与掩模板调平；所述升降驱动机构包括第一升降驱动机构和第二升降驱动机构，分别用于基片的Z向运动和真空腔室的Z向运动；所述第一升降驱动机构中嵌有一个弹性气囊，用于通过三点弹性支撑机构给基片均匀的调平压力；所述锁紧气缸，用于锁紧三点弹性支撑机构；所述正压输入端经过电控阀门分别与锁紧气缸和第二升降驱动机构、承片台正压通气孔连接；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；控制电路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，上表面布有真空槽，通过负压将掩模板固定于掩模架上方，但不限于以上模板固定机构，如机械卡紧结构。

其中，所述三点弹性支撑机构通过柔性铰链与承片台连接，并沿径向以120°夹角均匀分布，可以实现样片与掩模板之间的调平。

其中，所述第一升降驱动机构中嵌有一个弹性气囊，气囊中充有恒定压力的气体，弹性气囊与三点弹性机构连接，可实现三点弹性支撑机构给基片提供均匀的调平压力；通过改变弹性气囊气压大小，可以随时调节基片与掩模板的调平力大小。

其中，所述真空腔室通过第一密封圈和第二密封圈在第二升降驱动机构的驱动下，使得基片与掩模处于一个密封的腔体里面，负压抽气孔通负压，基片与掩模处于一个真空的环境下，从而实现真空曝光。

其中，所述第一升降驱动机构的外轮廓与真空腔室的内轮廓为圆弧面，两者之间过盈配合着密封圈，保证真空腔室上下运动时，两者之间具有良好的密封性。密封圈高出真空腔室上表面0.8mm。第一密封圈和第二密封圈材料为硅胶材料或者可作为密封圈的其他弹性材料。

其中，所述第一升降驱动机构与旋转运动台、X向运动台和Y向运动台连接，实现基片与掩模之间X、Y、θ向的相对运动。

其中，所述第一升降驱动机构、第二升降驱动机构为用电机、气缸之一驱动；所述电控阀门、锁紧气缸、第一升降驱动机构、第二升降驱动机构的动作都由主控制器驱动控制。

其中，所述主控制器选用微控制器、单片机之一。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型所述第一升降驱动机构中嵌有一个弹性气囊，气囊中充有恒定压力的气体，弹性气囊与三点弹性机构连接，可实现三点弹性支撑机构给基片提供均匀的调平压力；通过改变弹性气囊气压大小，可以随时调节基片与掩模板的调平力大小。

2、本实用新型所述真空腔室通过第一密封圈和第二密封圈在第二升降驱动机构的驱动下，使得基片与掩模处于一个密封的腔体里面，通过负压抽气孔通负压，基片与掩模处于一个真空的环境下，从而实现真空曝光。第一密封圈和第二密封圈均不与掩模和样片直接接触，在进行抽真空曝光之前可以实现基片与掩模之间相对运动，从而可进行对准套刻。

3、本实用新型所述第一升降驱动机构的外轮廓与真空腔室的内轮廓为圆弧面，两者之间通过过盈配合密封圈，保证真空腔室上下运动时，两者之间具有良好的密封性。

4、本实用新型所述第一升降驱动机构与旋转运动台、X向运动台和Y向运动台连接，实现基片与掩模之间X、Y、θ向的相对运动。当基片与掩模完成对准操作之后，第二升降驱动机构才驱动真空腔室运动，使得基片与掩模处于一个密封的腔室之中，从而实现基片与掩模对准后的真空曝光。

5、本实用新型所述的基片与掩模若需要在惰性气体环境下进行曝光，对真空腔室进行抽真空后，可通过真空腔室上的正压通气孔通指定的惰性气体，从而实现基片与掩模在特殊的气体环境下进行曝光。

附图说明

图1为本实用新型一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置的结构示意图；

图中，1-掩模板；2-掩模架；3-基片；4-承片台；5-三点弹性支撑机构；6-第一升降驱动机构；7-真空腔室；8-第二升降驱动机构；9-Y向运动台；10-正压输入端；11-负压输入端；12-电控阀门；13-控制电路板；14-主控制器；15-第一密封圈；16-第二密封圈；17-负压抽气孔；18-正压通气孔；19-锁紧气缸；20-X向运动台；21-弹性气囊；22-旋转运动台。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置，其为用于光刻机中实现基片与掩模板之间实现真空曝光的一种系统，它包括掩模板1、掩模架2、基片3、承片台4、正压通气孔18、三点弹性支撑机构5、锁紧气缸19、弹性气囊21、第一升降驱动机构6、真空腔室7、第二升降驱动机构8、旋转运动台22、Y向运动台9、X向运动台20、负压输入端11、电控阀门12、正压输入端10、控制电路板13、主控制器14、第一密封圈15、第二密封圈 16、负压抽气孔17。

所述掩模板1位于掩模架2上方并固接；所述掩模架2上表面布有真空槽，用于吸附固定掩模；所述承片台4设置有真空槽，用于吸附固定基片3；所述三点弹性支撑机构5与承片台4通过柔性铰链连接，用于基片3与掩模板1调平；所述升降驱动机构包括第一升降驱动机构6和第二升降驱动机构8，分别用于基片3的Z向运动和真空腔室7的Z向运动；所述第一升降驱动机构6中嵌有一个弹性气囊21，用于通过三点弹性支撑机构5给基片3均匀的调平压力；所述锁紧气缸19，用于锁紧三点弹性支撑机构5；所述正压输入端10经过电控阀门12分别与锁紧气缸19和第二升降驱动机构8、承片台4、正压通气孔18连接；所述负压输入端11通过电控阀门12分别于掩模架2和承片台4连接；控制电路板13分别与电控阀门12和主控制器14连接。

所述掩模架2为水平基准面，上表面布有真空槽，通过负压将掩模板1固定于掩模架2 上方，但不限于以上模板固定机构，如机械卡紧结构。所述三点弹性支撑机构5通过柔性铰链与承片台4连接，并沿径向以120°夹角均匀分布，可以实现样片与掩模板1之间的调平。所述第一升降驱动机构6中嵌有一个弹性气囊21，气囊中充有恒定压力的气体，弹性气囊 21与三点弹性机构连接，可实现三点弹性支撑机构5给基片3提供均匀的调平压力；通过改变弹性气囊21气压大小，可以随时调节基片3与掩模板1的调平力大小。

所述真空腔室7通过第一密封圈15和第二密封圈16在第二升降驱动机构8的驱动下，使得基片3与掩模处于一个密封的腔体里面，负压抽气孔通负压，基片3与掩模处于一个真空的环境下，从而实现真空曝光。

所述第一升降驱动机构6与旋转运动台22、X向运动台20和Y向运动台9连接，实现基片3与掩模之间X、Y、θ向的相对运动。所述第一升降驱动机构6、第二升降驱动机构8 为用电机、气缸之一驱动；所述电控阀门12、锁紧气缸19、第一升降驱动机构6、第二升降驱动机构8的动作都由主控制器14驱动控制。所述主控制器14选用微控制器、单片机之一。

本实用新型所述接近接触式光刻真空曝光装置工作流程如下：

使用时，首先将掩模板1放在掩模架2上方，通过负压将掩模板1固定住；放好涂好胶的基片3后通过负压将基片3固定在承片台4上，接着控制面板启动第一升降驱动机构6基片3上升，通过三点弹性支撑机构5使得基片3与掩模板1接触后调平，第一升降驱动机构 6停止运动，锁紧气缸19锁紧三点弹性支撑机构5保持调平的状态；接着第一升降驱动机构 6带动基片3向下运动距离为S(20-30um)的对准间隙；通过X向运动台20、Y向运动台 9、θ向运动台实现基片3与掩模板1标记之间的对准，对准完成后第一升降驱动机构6向上运动距离为S消除对准间隙；接着，第二升降驱动机构8带动真空腔室7向上运动，第二密封圈16与掩模架2接触，使得基片3与掩模板1之间存在于一个密封的腔体之中；接着通过负压抽气孔17对真空腔室进行抽真空，基片3与掩模板1之间处于一个真空的环境当中，从而实现基片3与掩模板1之间的抽真空曝光。

本实用新型未详细阐述部分属于本领域技术的公知技术。

Claims (9)

1.一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置，其特征在于：包括掩模板(1)、掩模架(2)、基片(3)、承片台(4)、正压通气孔(18)、三点弹性支撑机构(5)、锁紧气缸(19)、弹性气囊(21)、第一升降驱动机构(6)、真空腔室(7)、第二升降驱动机构(8)、旋转运动台(22)、Y向运动台(9)、X向运动台(20)、负压输入端(11)、电控阀门(12)、正压输入端(10)、控制电路板(13)、主控制器(14)、第一密封圈(15)、第二密封圈(16)和负压抽气孔(17)；其中：

所述掩模板(1)位于掩模架(2)上方并固接；所述掩模架(2)上表面布有真空槽，用于吸附固定掩模板(1)；所述承片台(4)设置有真空槽，用于吸附固定基片(3)；所述三点弹性支撑机构(5)与承片台(4)通过柔性铰链连接，用于基片(3)与掩模板(1)调平；所述升降驱动机构包括第一升降驱动机构(6)和第二升降驱动机构(8)，分别用于基片(3)的Z向运动和真空腔室(7)的Z向运动；所述第一升降驱动机构(6)中嵌有一个弹性气囊(21)，用于通过三点弹性支撑机构(5)给基片(3)均匀的调平压力；所述锁紧气缸(19)，用于锁紧三点弹性支撑机构(5)；所述正压输入端(10)经过电控阀门(12)分别与锁紧气缸(19)和第二升降驱动机构(8)、承片台(4)正压通气孔(18)连接；所述负压输入端(11)通过电控阀门(12)分别于掩模架(2)和承片台(4)连接；控制电路板(13)分别与电控阀门(12)和主控制器(14)连接；所述第一密封圈(15)嵌入在第一升降驱动机构(6)、真空腔室(7)之间；所述第二密封圈(16)嵌入在真空腔室(7)的上表面，负压抽气孔(17)与空腔室(7)连通；所述第一升降驱动机构(6)与旋转运动台(22)、X向运动台(20)和Y向运动台(9)连接。

2.根据权利要求1所述一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置，其特征在于：所述掩模架(2)为水平基准面，上表面布有真空槽，通过负压将掩模板(1)固定于掩模架(2)上方方，但不限于以上模板固定机构，如机械卡紧结构。

3.根据权利要求1所述一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置，其特征在于：所述三点弹性支撑机构(5)通过柔性铰链与承片台(4)连接，并沿径向以120°夹角均匀分布，可以实现样片与掩模板(1)之间的调平。

4.根据权利要求1所述一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置，其特征在于：第一升降驱动机构(6)中嵌有一个弹性气囊(21)，弹性气囊(21)中充有恒定压力的气体，弹性气囊(21)与三点弹性支撑机构(5)连接，可实现三点弹性支撑机构(5)给基片(3) 提供均匀的调平压力；通过改变弹性气囊(21)气压大小，可以随时调节基片(3)与掩模板(1)的调平力大小。

5.根据权利要求1所述一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置，其特征在于：所述真空腔室(7)通过第一密封圈(15)和第二密封圈(16)在第二升降驱动机构(8)的驱动下，使得基片(3)与掩模板(1)处于一个密封的腔体里面，负压抽气孔(17)通负压，基片(3)与掩模板(1)处于一个真空的环境下，从而实现真空曝光。

6.根据权利要求1所述一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置，其特征在于：所述第一升降驱动机构(6)的外轮廓与真空腔室(7)的内轮廓为圆弧面，两者之间过盈配合着第一密封圈(15)，保证真空腔室(7)上下运动时，两者之间具有良好的密封性，第二密封圈(16)高出真空腔室(7)上表面0.8mm，第一密封圈(15)和第二密封圈(16)材料为硅胶材料。

7.根据权利要求1所述一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置，其特征在于：基片(3)与掩模板(1)之间X、Y、θ向的相对运动。

8.根据权利要求1所述一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置，其特征在于：所述第一升降驱动机构(6)、第二升降驱动机构(8)为用电机、气缸之一驱动；所述电控阀门(12)、锁紧气缸(19)、第一升降驱动机构(6)、第二升降驱动机构(8)的动作都由主控制器(14)驱动控制。

9.根据权利要求1所述一种接近接触式光刻真空曝光工件台装置，其特征在于：所述主控制器(14)选用微控制器、单片机之一。

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