CN1658075A - 一种曝光装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种曝光装置，用于将需要曝光的图形按照一定的比例投影到曝光台上的被感光元件上，得到大面积具有一定陡度的纳米线宽和精度的图形。它由整机框架、减振***、精密运动***、精密实时测量***、对准***、精密曝光***和驱动电机组成，该整机框架由一套主动减振器分隔为内部框架和外部框架，驱动电机被固定在外部框架上。藉由上述结构主要解决现有装置减振效果不佳的技术问题，可以将该装置的曝光精度提高到纳米曝光的水平。

Description

一种曝光装置

技术领域

本发明涉及一种曝光装置，它用于将需要曝光的图形按照一定的比例投影到曝光台上的被感光元件上，得到大面积具有一定陡度的纳米线宽和精度的图形。

背景技术

在超大规模集成电路光学光刻中，决定微细图形最细线宽的主要因素是光刻设备的光刻工作分辨力，而整机的振动是影响光刻分辨力的关键因素之一。随着大规模集成电路器件集成度的提高，光刻工作分辨力要求愈来愈高，即要求光刻机曝光***的稳定性、测量***的准确性和运动平台的精度也得愈来愈高(目前定位精度高于10nm)，同时工作波长也愈来愈短(波长λ已短到248nm，193nm或更小)。进入纳米精度后，光刻分辨率对振动的影响已相当敏感。

要保证光刻分辨率，就必须减小振动，加强稳定性、提高运动精度。为了减小振动，首先就必须阻止振动传递到曝光台、承版台和曝光***；其次要有效的消除装置内部产生的振动，这是很重要的，内部的振动对测量***和曝光***的影响十分敏感。精密运动平台的反作用力也是不容忽视的，它可以使部件产生变形和振动，对此可以借助整机结构引出反作用力。通过有效的振动控制可以减小干涉仪等测量***产生的测量误差，提高运动***的运动精度，增加曝光***的曝光质量。

图1是目前在工业生产中使用的曝光装置的结构，它包括由被动减振气囊111和结合气浮轴承127组成的减振***，硅片传输***155，由掩模预对准台152和硅片预对准台154组成的预对准***，上片手153，由Y向导轨121、X向导轨122、半球体125、驱动电机126组成的曝光台，由大理石112、主基板113、掩模台支架114组成的框架***，测量***124，由大理石131、承版台133组成的掩模台，掩模传输151，由投影物镜141、照明***142组成的曝光***，掩模版132和硅片123。在上述曝光装置中，整体框架悬浮在被动减振气囊111，结合气浮轴承127来共同减振。图1中的硅片台是H型导轨121，导轨121和曝光台是刚性连接，掩模台上的承版台133和驱动电机134，135也是直接刚性连接，电机134，135都直接固定在大理石131上。硅片123和掩模版132对准***采用的是同轴对准方式，且硅片对准和掩模对准都是在没有机内减振的情况下完成的；调平调焦测量***、曝光***和激光测量***主要还是处于被动减振的层面。上述曝光装置有如下的不足：

(1)硅片掩模版对准***、曝光***、测量***等都处于非减振或被动减振层面，这使得振动很容易传递到***内部，影响测量精度和曝光精度。此外，掩模传输、驱动电机和快门直接放在被动减振气囊上，这使得装置内部产生大量的振动，因此结构不合理。

(2)由于采用被动气囊和气浮轴承减振，只能减弱外部引起的振动，对于内部振动没有太多的作用，所以内部振动对工件台、掩模台、曝光***和对准***的精度有很大的影响。

(3)电机固定在大理石上，通过刚性联结使得运动反作用力直接作用在框架内部，硅片台电机和曝光台直接连接，这样***内部多处产生变形，引起形位误差，也会激起振动。

(4)掩模预对准台和硅片预对准台在减振***外部，掩模版和硅片完全通过机械定位，所以定位精度不高，对准后的掩模版和硅片在传递到承版台和曝光台的时候也有较大误差。

发明内容

本发明的目的是要提供一种曝光装置，主要解决上述现有技术中存在的问题，可以将该装置的曝光精度提高到纳米曝光的水平。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种曝光装置，由整机框架、减振***、精密运动***、精密实时测量***、对准***、精密曝光***和驱动电机组成，其特征在于：该整机框架由一套主动减振器分隔为内部框架和外部框架，驱动电机被固定在外部框架上。

该曝光***的曝光快门下安装一套主动减振器，该内部框架的主基板上安装一套抑制用于安装干涉仪的测量基板的谐振的主动减振器。

减振***中具有曝光台气浮轴承和承版台气浮轴承将精密运动***的曝光台和承版台悬浮在内部框架内。

直线电机的气浮导轨、电磁耦合和电磁耦合的非接触联结结构。

藉由上述结构使本发明具有如下技术效果：

1、本发明的整机框架由一套主动减振器分隔为内部框架和外部框架，内部框架上具有精密运动***、精密实时测量***、对准***、部分精密曝光***，而驱动电机被固定在外部框架上。装置工作时，电机运动的反作用力作用在外部框架，从而减小了内部框架的变形和振动，提高了内部框架的稳定性。

2、本发明曝光***的曝光快门下安装一套主动减振器，主要是减小由于曝光快门的运动产生的振动，使传递到物镜的振动大幅度减小；而该内部框架的主基板下安装一套抑制用于安装干涉仪的测量基板的谐振的主动减振器，主要是抑制用于安装干涉仪的测量基板的谐振。

3、本发明的曝光台气浮轴承和承版台气浮轴承将曝光台和承版台悬浮在内部框架内，这种悬浮状态进一步隔离了振动。

4、本发明的直线电机的气浮导轨、电磁耦合和电磁耦合的非接触联结结构阻止了电机振动传递到曝光台和承版台。

附图说明

图1是已知的曝光装置结构图。

图中：

111    被动减振气囊             131    大理石

112    大理石                   132    掩模版

113    主基板                   133    承版台

114    掩模台支架               134    驱动电机

121    Y向导轨                  135    驱动电机

122    X向导轨                  141    投影物镜

123    硅片                    142    照明***

124    测量***                151    掩模传输

125    半球体                  152    掩模预对准台

126    驱动电机                153    上片手

127    结合气浮轴承            154    硅片预对准台

                               155    硅片传输***

图2是本发明的结构示意图(一)。

图3是本发明的结构示意图(二)。

图中：

211    外部框架                231    大理石

212    测量基板                232    干涉仪

213    主基板                  233    承版台

214    照明支架                234    电磁耦合

215    主动减振器              235    驱动电机

216    掩模台支架              236    承版台气浮轴承

217    主动减振器              237    传感器

218    吊框                    238    驱动电机

219    主动减振器              239    Z向电机

221    大理石                  241    投影物镜

222    驱动电机                242    曝光快门

223    驱动电机                243    照明***

224    动子                    251    硅片预对准台

225    曝光台                       252    上片手

226    干涉仪                       253    精密对准***

227    Z向电机                      254    硅片

228    电磁耦合                     255    掩模精确对准

229    曝光台气浮轴承               256    掩模版

                                    257    硅片调平测量***

                                    258    掩模传输***

                                    259    硅片传输***

具体实施方式

图2和图3为依据本发明曝光装置一实施例的结构示意图。如图所示：该曝光装置由整机框架、减振***、精密运动***、精密实时测量***、对准***、精密曝光***和驱动电机组成。

其中，整体框架包括：外部框架211，测量基板212，主基板213，照明支架214，掩模台支架216，吊框218；利用主动减振器219，我们将安放在主动减振器219之上的框架称为内部框架，其余的是外部框架。驱动电机222，223，235，238被固定在外部框架211上，精密运动***、精密实时测量***、对准***、精密曝光***位于内部框架上。

该减振***包括主动减振器215、217、219，主动减振器215主要是减小由于曝光快门242的运动产生的振动，使传递到物镜的振动大幅度减小；而主动减振器217主要是抑制用于安装干涉仪226的测量基板212的谐振；主动减振器219带有洛伦兹电机，可以进行6自由度减振，通过前馈和反馈控制来减小来自地面、驱动电机和***内部振动，为整机提供一个相对静止的工作环境——内部框架。该减振***中还包括曝光台气浮轴承229和承版台气浮轴承236将它们将曝光台225和承版台233悬浮在内部框架内，这种悬浮状态进一步隔离了振动。而直线电机的气浮导轨、电磁耦合228和电磁耦合234的非接触联结结构阻止了电机振动传递到曝光台和承版台。

该精密运动***由大理石221，动子224，曝光台225，大理石231，承版台233，Z向电机239、227组成。

该精密实时测量***干涉仪232、226，传感器237，硅片调平测量***257组成。

该对准***由硅片预对准台251，精密对准***253，掩模精确对准255。

该精密曝光***由投影物镜241，曝光快门242，照明***243组成。

本发明装置工作时，驱动电机222，223，235，238运动的反作用力作用在外部框架211，从而减小了内部框架的变形和振动，提高了内部框架的稳定性。

见图3，本发明中掩模传输***258和硅片传输***259通过将预对准台安放在内部框架内，减小了预对准过程和传输过程中振动对精度的影响，提高了预对准的精度。整机的测量***和曝光***也安放在内部框架内，受到主动减振控制，使整机有了更稳定的平台，而运动***有了更高精度的运动速度。

曝光装置特殊的结构和主动减振***，可以将该装置的曝光精度提高到纳米曝光的水平。

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (4)

1、一种曝光装置，由整机框架、减振***、精密运动***、精密实时测量***、对准***、精密曝光***和驱动电机组成，其特征在于：该整机框架由一套主动减振器(219)分隔为内部框架(212，213，214，216，218)和外部框架(211)，驱动电机(222)，(223)，(235)，(238)被固定在外部框架(211)上。

2、根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于：该曝光***的曝光快门(242)下安装一套主动减振(215)，该内部框架的主基板(213) 上安装一套抑制用于安装干涉仪(226)的测量基板(212)的谐振的主动减振器(217)。

3、根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于：减振***中具有曝光台气浮轴承(229)和承版台气浮轴承(236)将精密运动***的曝光台(225)和承版台(233)悬浮在内部框架内。

4、根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于：直线电机的气浮导轨、电磁耦合(228)和电磁耦合(234)的非接触联结结构。

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