CN106569394B - 掩模整形装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种掩模整形装置，包括整形框架、整形玻璃、真空吸附气路及恒压控制气路，整形框架设在掩模边缘上方，并通过若干弹性部件连接掩模台；整形框架中部为中空结构，该中空结构与掩模相对应；整形玻璃固定罩设于整形框架的中空结构上；真空吸附气路与整形框架和掩模台的连接处连通，通过抽气和进气，控制整形框架与掩模接触和分离；整形框架与掩模接触使得中空结构被密封，恒压控制气路与中空结构连通，通过抽气和进气控制密封的中空结构内的气压恒定，补偿掩模由自重产生的变形。本发明掩模整形装置的固定和中空结构的密闭均通过真空吸附方式，没有增加额外的机械结构，降低了整机集成复杂度，避免了结构之间相互摩擦带来的颗粒污染问题。

Description

掩模整形装置

技术领域

本发明涉及光刻设备领域，尤其涉及一种用于补偿掩模自重变形的掩模整形装置。

背景技术

随着薄膜晶体管(TFT，英文全称Thin Film Transistor)基板尺寸的增加，TFT光刻机掩模板的尺寸也相应增大，由最初的6寸掩模板，到5.5代TFT光科技中，掩模板尺寸已达920mm×800mm，到8.5代掩模板尺寸更是达到了惊人的1320mm×1108mm。如此“巨大”的掩模板，吸附在掩模台上，不可避免地将受其自重影响，在垂向产生形变(可达40um以上)，如图1所示。对于5.5代以上的高世代TFT光刻设备，多镜头拼接(如Nikon)或超大视场(如Canon)技术已是必然趋势，其中，掩模的挠曲对曝光精度有着极大的影响，特别极大影响投影物镜的焦深范围，使成像质量难以得到保证。

目前，已有一种在物镜中加入调节物面的机构，以适应掩模板的自重变形，以作为修正掩模挠曲的掩模保持装置，但这无疑会使物镜设计变得十分复杂，同时引入过多的可动元件势必不利于整机的可靠性。

另外，还有一种高世代TFT扫描投影光刻机中补偿掩模自重变形的装置，如图2所示，包括承载掩模1的卡盘2、掩模1上方的密封舱盖4以及两侧的机械手8，密封舱盖4下方设有矩形密封圈5，用于在密封舱盖4与掩模1之间形成的密闭空间，这种方案主要是通过气动控制***对所述密闭空间进行抽真空，形成一定负压，从而补偿掩模1重力变形。此整形装置在集成到整机时，为控制密封舱盖4沿Z轴方向(垂向)运动以方便掩模1交换片，在掩模台上设置了升降、固定装置和机械手，这不仅给掩模台增加了重量负荷，且整机中掩模1上方的空间有限，机械手8与升降装置集成的实现较困难，这些装置也会带有一定的震动，影响成像质量；另外，卡盘2上的卡勾3与密封舱盖4上的垂向卡合机构6以及水平向卡合机构7的结合是采用机械式卡合结构方式，如图3a和3b所示，在卡勾3从开口或凹槽9中与卡合机构卡合或脱离时，势必存在一定的磨擦，将会引起颗粒产生，从而给掩模1造成污染。

发明内容

本发明提供一种掩模整形装置，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种掩模整形装置，安装在掩模台上方，用于补偿掩模由自重产生的变形，所述装置包括整形框架、整形玻璃、真空吸附气路及恒压控制气路，其中，

所述整形框架设在所述掩模边缘上方，并通过若干弹性部件连接所述掩模台；

所述整形框架中部为中空结构，该中空结构与所述掩模相对应；

所述整形玻璃固定罩设于所述整形框架的中空结构上，用于透光；

所述真空吸附气路与所述整形框架和所述掩模台的连接处连通，通过抽气和进气，控制所述整形框架与所述掩模接触和分离；

所述整形框架与所述掩模接触使得所述中空结构被密封，所述恒压控制气路与所述中空结构连通，通过抽气和进气控制密封的所述中空结构内的气压恒定，补偿所述掩模由自重产生的变形。

较佳地，所述整形框架与所述整形玻璃通过结构胶固定连接。

较佳地，所述弹性部件采用橡胶。

较佳地，所述掩模台内设有真空吸附管道，该真空吸附管道一端与所述整形框架和所述掩模台的连接处连通，另一端与所述真空吸附气路连通。

较佳地，所述真空吸附气路包括第一压力传感器和第一电磁阀，所述第一压力传感器设置于所述真空吸附管道内，用于探测气压，所述第一电磁阀包括固定端和两个选择端，所述固定端与所述真空吸附管道连通，两个所述选择端分别用于抽气和进气，两个所述选择端分别连接有第一减压阀，用于控制抽气量和进气量。

较佳地，所述掩模台内设有恒压控制管道，该恒压控制管道一端穿过所述整形框架与所述中空结构连通，另一端与所述恒压控制气路连通。

较佳地，所述恒压控制气路包括依次连接的第二减压阀、气体质量流量控制器、第二电磁阀以及第二压力传感器，所述第二压力传感器设置于所述恒压控制管道内，用于探测气压，所述第二电磁阀包括固定端和两个选择端，所述固定端与所述恒压控制管道连通，两个所述选择端分别用于抽气和进气，所述第二减压阀控制进气量。

较佳地，所述掩模整形装置还连接有传输机构，该传输机构用于传输所述掩模整形装置和所述掩模。

与现有技术相比，本发明提供的一种掩模整形装置具有如下优点：

1、掩模整形装置的固定通过真空吸附方式，此力为掩模台的内力，没有给掩模台增加额外的重量负荷与其他机械结构，同时降低了整机集成复杂度；

2、掩模与整形框架，整形框架与整形玻璃面面结合后形成密闭空间，该密闭空间是借助将整形框架与掩模接触的吸附力形成的，无需额外的机构；

3、真空吸附气路与恒压控制气路均通过掩模台引入，掩模整形装置上无气动、电缆等，方便其传输，掩模整形装置可与掩模共用一套传输机构；

4、掩模与整形框架面面结合，固定整形框架的吸附力都施加到掩模上，在扫描过程中对掩模起到了附加的固定作用；

5、掩模整形装置的集成没有应用到机械结构，不存在摩擦，故不会产生颗粒污染问题；

6、整形框架与掩模台之间通过弹性部件连接，满足了存在厚度误差的掩模的整形。

附图说明

图1为掩模受自重影响产生垂向变形的示意图；

图2为现有的掩模整形装置的结构示意图；

图3a和3b分别为现有的掩模整形装置中卡勾与卡合机构卡合的结构示意图；

图4a为本发明一实施方式的掩模整形装置的结构示意图(初始状态)；

图4b为本发明一实施方式的掩模整形装置的结构示意图(吸附状态)；

图5为本发明一实施方式的掩模整形装置中真空吸附气路的原理图；

图6为本发明一实施方式的掩模整形装置中恒压控制气路的原理图；

图7a为整形前TFT5.5掩模的自重变形仿真示意图；

图7b为采用本发明进行掩模变形补偿后的自重变形仿真示意图。

图中：1-掩模、2-卡盘、3-卡勾、4-密封舱盖、5-矩形密封圈、6-垂向卡合机构、7-水平向卡合机构、8-机械手、9-凹槽；

10-整形框架、20-整形玻璃、21-中空结构、30-掩模台、40-掩模、50-弹性部件、61-真空吸附管道、62-恒压控制管道；

71-第一电磁阀、72-第一压力传感器、73-第一减压阀；

81-第二减压阀、82-气体质量流量控制器、83-第二电磁阀、84-第二压力传感器、85-毛细管。

具体实施方式

为了更详尽的表述上述发明的技术方案，以下列举出具体的实施例来证明技术效果；需要强调的是，这些实施例用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。

本发明提供的一种掩模整形装置，安装在掩模台30上方，用于补偿掩模40由自重产生的变形，如图4a所示，所述装置包括整形框架10、整形玻璃20、真空吸附气路及恒压控制气路。所述整形框架10设在所述掩模40边缘上方，并通过若干弹性部件50连接所述掩模台30，具体的，本实施例中的弹性部件50为橡胶。所述整形框架10中部为中空结构21，该中空结构21与所述掩模40相对应。所述整形玻璃20固定罩设于所述整形框架10的中空结构21上，用于透光，具体地，曝光装置中的照明光束从所述整形玻璃20透射至所述掩模台30承载的掩模40上，并最终将掩模40成像在工件台与基底上。

继续参照图4a，所述真空吸附气路与所述整形框架10和所述掩模台30的连接处连通，通过抽气和进气，控制所述整形框架10与所述掩模40接触和分离。优选的，所述掩模台30内设有真空吸附管道61，该真空吸附管道61一端与所述整形框架10和所述掩模台30的连接处连通，另一端与所述真空吸附气路连通。

具体地，参考图4a，初始状态时掩模40的上表面与所述整形框架10的下表面之间有一定的距离，二者不接触，当真空吸附气路通过真空吸附管道61进行抽排工作，由于吸力作用，整形框架10下压弹性部件50，使得整形框架10向下运动，与所述掩模40的上表面接触，此时整形框架10的侧面、整形玻璃20的下表面以及掩模40的上表面之间的中空结构21被密封，请重点参考图4b。

继续参照图4b，所述中空结构21与所述恒压控制气路连通，所述恒压控制气路通过抽气和进气控制密封的中空结构21内的气压恒定，补偿所述掩模40由自重产生的变形。优选的，所述掩模台30内设有恒压控制管道62，该恒压控制管道62一端穿过所述整形框架10与所述中空结构21连通，另一端与所述恒压控制气路连通。利用恒压控制气路调节密闭的中空结构21内的压力，即可实现对掩模40的整形，而且针对不同大小及重量的掩模40，都可通过调整中空结构21内的压力值，避免由于掩模40自重引起的变形问题。

较佳地，所述整形框架10与所述整形玻璃20通过结构胶固定连接，将整形框架10与整形玻璃20固定为一个整体；同时，还能够实现密封，确保中空结构21的密封性。

较佳地，请重点参考图5，所述真空吸附气路包括第一电磁阀71和第一压力传感器72，所述第一压力传感器72设置于所述真空吸附管道61内，以检测掩模台30对整形框架10的吸附力，所述第一电磁阀71包括固定端和两个选择端，所述固定端与所述真空吸附管道61连通，两个选择端分别用于抽气和进气，较佳地，两个所述选择端分别连接有第一减压阀73，用于控制抽气量和进气量。通过控制第一电磁阀71的选择端的通断，控制真空吸附气路是对整形框架10进行吸附还是释放。

较佳地，请重点参考图6，所述恒压控制气路包括依次连接的第二减压阀81、气体质量流量控制器82、第二电磁阀83以及第二压力传感器84，所述第二压力传感器84设置于所述恒压控制管道62内，探测气压值，所述第二电磁阀83包括固定端和两个选择端，所述固定端与所述恒压控制管道62连通，两个所述选择端分别用于抽气和进气，所述第二减压阀81控制抽气量，通过所述气体质量流量控制器82将所述恒压控制管道62内的压力控制在需要的预设值，优选地，所述恒压控制管道62上还设有毛细管85，用于提高气体质量流量控制器82的压力控制精度。本实施例对TFT5.5中掩模40进行变形补偿，通过所述恒压控制气路将密封的中空结构21内的压力控制在1Pa时，可将掩模40的自重变形控制到1μm以内，与整形前对比掩模变形量大大被减少，如图7a和7b所示。

较佳地，在整机曝光中，掩模40需要经常更换，而掩模40的尺寸存在一定的公差，其中，弹性部件50的可压缩量与掩模40的厚度有关，且对本发明方案的实施有较大影响。具体的，TFT5.5中所用的掩模40厚度为10mm，其公差为+/-0.2mm，为了满足所有掩模40的补偿效果，整形框架10与掩模台30之间采用具有一定硬度的弹性部件50，当掩模40的厚度<10mm，最小取为9.8mm时，弹性部件50受到被吸附的预紧力，被压缩0.1mm后使整形框架10与掩模40接触，使中空结构21被密封；当掩模40的厚度>10mm，最大为10.2mm时，弹性部件50被压缩0.5mm后使整形框架10与掩模40接触，因此，弹性部件50的可压缩量应要大于0.5mm，以此来满足对不同厚度掩模40的变形补偿。

综上所述，本发明提供的一种掩模整形装置，利用真空吸附气路与恒压控制气路对掩模40施加的吸附力平衡其自身重力，避免重力引起的变形问题。其中，掩模整形装置的固定和中空结构21的密闭均通过真空吸附方式，此力为掩模台30的内力，没有给掩模台30增加额外的重量负荷与其他机械结构，降低了整机集成复杂度，同时避免了结构之间的相互摩擦，故不会产生由摩擦带来的颗粒污染问题；真空吸附气路与恒压控制气路均通过掩模台30的内部结构引入，掩模整形装置上无气动、电缆等结构，方便其传输，且具有更好的可操作性；掩模整形装置结构与掩模40结构设计相似，且质量大小偏差较小，可与掩模40共用一套传输机构，提高了传输效率；掩模40与整形框架10面面结合，固定整形框架10的吸附力都施加到掩模40上，在扫描过程中对掩模40起到了附加的固定作用；整形框架10与掩模台30之间通过弹性部件50连接，满足了存在厚度误差的掩模的整形。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种掩模整形装置，安装在掩模台上方，用于补偿掩模由自重产生的变形，其特征在于，所述装置包括整形框架、整形玻璃、真空吸附气路及恒压控制气路，其中，

所述整形框架设在所述掩模边缘上方，并通过若干弹性部件连接所述掩模台；

所述整形框架的中部为中空结构，该中空结构与所述掩模相对应；

所述整形玻璃固定罩设于所述整形框架的中空结构上，用于透光；

所述真空吸附气路与所述整形框架和所述掩模台的连接处连通，通过抽气和进气，控制所述整形框架与所述掩模接触和分离；

所述整形框架与所述掩模接触使得所述中空结构被密封，所述恒压控制气路与所述中空结构连通，通过抽气和进气控制密封的所述中空结构内的气压恒定，补偿所述掩模由自重产生的变形。

2.如权利要求1所述的一种掩模整形装置，其特征在于，所述整形框架与所述整形玻璃通过结构胶固定连接。

3.如权利要求1所述的一种掩模整形装置，其特征在于，所述弹性部件采用橡胶。

4.如权利要求1所述的一种掩模整形装置，其特征在于，所述掩模台内设有真空吸附管道，该真空吸附管道一端与所述整形框架和所述掩模台的连接处连通，另一端与所述真空吸附气路连通。

5.如权利要求4所述的一种掩模整形装置，其特征在于，所述真空吸附气路包括第一压力传感器和第一电磁阀，所述第一压力传感器设置于所述真空吸附管道内，用于探测气压，所述第一电磁阀包括固定端和两个选择端，所述固定端与所述真空吸附管道连通，两个所述选择端分别用于抽气和进气，两个所述选择端分别连接有第一减压阀，用于控制抽气量和进气量。

6.如权利要求1所述的一种掩模整形装置，其特征在于，所述掩模台内设有恒压控制管道，该恒压控制管道一端穿过所述整形框架与所述中空结构连通，另一端与所述恒压控制气路连通。

7.如权利要求6所述的一种掩模整形装置，其特征在于，所述恒压控制气路包括依次连接的第二减压阀、气体质量流量控制器、第二电磁阀以及第二压力传感器，所述第二压力传感器设置于所述恒压控制管道内，用于探测气压，所述第二电磁阀包括固定端和两个选择端，所述固定端与所述恒压控制管道连通，两个所述选择端分别用于抽气和进气，所述第二减压阀控制进气量。

8.如权利要求1所述的一种掩模整形装置，其特征在于，所述掩模整形装置还连接有传输机构，该传输机构用于传输所述掩模整形装置和所述掩模。