CN213904062U

CN213904062U - 一种吸附装置及光刻机

Info

Publication number: CN213904062U
Application number: CN202023243260.1U
Authority: CN
Inventors: 尹苗苗; 丛国栋; 张志钢; 方洁
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2021-08-06
Anticipated expiration: 2030-12-29

Abstract

本实用新型公开了一种吸附装置及光刻机。所述吸附装置中承载台包括至少一个吸盘吸附通道以及至少一个待吸附物吸附通道；吸盘包括第一表面和第二表面，第一表面与承载面相对设置，第二表面位于第一表面远离承载面的一侧；第一表面和第二表面上均设置有多个第一凸点以及第一密封框，第一密封框沿对应表面的边缘设置，同一表面上的多个第一凸点位于第一密封框内；第一表面、承载面以及第一表面上的第一密封框构成吸盘吸附腔，吸盘吸附通道与吸盘吸附腔连通；吸盘还包括至少一个抽真空通道，抽真空通道连通对应待吸附物吸附通道与第二表面。本实用新型实施例提供的技术方案，提高了吸附装置对待吸附物体的吸附精度。

Description

一种吸附装置及光刻机

技术领域

本实用新型实施例涉及光刻机技术领域，尤其涉及一种吸附装置及光刻机。

背景技术

光刻机中硅片的吸附固定精度直接影响光刻精度，如何提高硅片的吸附固定精度成为当下的研究热点。

现有技术中硅片的吸附装置通常采用单通道设计形成抽真空通道，即承载台上的抽真空通道仅与承载台和吸盘之间的真空腔连通，该真空腔通过吸盘上的通孔与吸盘和硅片之间的真空腔连通，如此，抽真空环路较长，真空吸附不均匀，吸附装置对硅片的吸附精度较低。

实用新型内容

本实用新型提供一种吸附装置及光刻机，以提高吸附装置对待吸附物体的吸附精度。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种吸附装置，包括：

承载台以及位于所述承载台的承载面上的吸盘；

其中，所述承载台包括至少一个吸盘吸附通道以及至少一个待吸附物吸附通道；

所述吸盘包括第一表面和第二表面，所述第一表面与所述承载面相对设置，所述第二表面位于所述第一表面远离所述承载面的一侧；所述第一表面和所述第二表面上均设置有多个第一凸点以及第一密封框，所述第一密封框沿对应表面的边缘设置，同一表面上的所述多个第一凸点位于所述第一密封框内；

所述第一表面、所述承载面以及所述第一表面上的所述第一密封框构成吸盘吸附腔，所述吸盘吸附通道与所述吸盘吸附腔连通；

所述吸盘还包括至少一个抽真空通道，所述抽真空通道与所述待吸附物吸附通道一一对应，所述抽真空通道连通对应所述待吸附物吸附通道与所述第二表面。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种光刻机，包括上述第一方面所述的吸附装置。

本实用新型实施例提供的吸附装置中承载台包括至少一个吸盘吸附通道以及至少一个待吸附物吸附通道，吸盘包括第一表面和第二表面，第一表面与承载面相对设置，第二表面位于第一表面远离承载面的一侧，第一表面和第二表面上均设置有多个第一凸点以及第一密封框，第一密封框沿对应表面的边缘设置，同一表面上的多个第一凸点位于第一密封框内，第一表面、承载面以及第一表面上的第一密封框构成吸盘吸附腔，吸盘吸附通道与吸盘吸附腔连通，吸盘还包括至少一个抽真空通道，抽真空通道与待吸附物吸附通道一一对应，抽真空通道连通对应待吸附物吸附通道与第二表面，如此，吸盘、待吸附物体以及第二表面上的密封框构成的腔体直接通过抽真空通道和待吸附物吸附通道进行抽真空，吸盘吸附腔直接通过吸盘吸附通道进行抽真空，抽真空环路较短，真空吸附均匀，有利于吸附装置对待吸附物的吸附精度的提升。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本实用新型实施例提供的一种吸附装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的又一种吸附装置的结构示意图；

图3是现有技术中抽真空后待吸附物与吸盘的局部结构示意图；

图4是图3对应的待吸附物的面型图；

图5是本实用新型实施例中抽真空后待吸附物的面型图；

图6是本实用新型实施例提供的一种吸盘的第一表面的结构示意图；

图7是沿图6中虚线AB的剖面结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的又一种吸盘的第一表面的结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的又一种吸盘的第一表面的结构示意图；

图10是本实用新型实施例提供的一种吸盘的第二表面的结构示意图；

图11是本实用新型实施例提供的又一种吸盘的第一表面的结构示意图；

图12是本实用新型实施例提供的又一种吸盘的第二表面的结构示意图；

图13是沿图11中虚线CD的剖面结构示意图；

图14是本实用新型实施例提供的一种仿真结果；

图15是不同测试点的压力分布图；

图16是本实用新型实施例提供的一种光刻机的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种吸附装置及光刻机的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本实用新型实施例提供了一种吸附装置，包括：

承载台以及位于所述承载台的承载面上的吸盘；

以上是本申请的核心思想，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他实施方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示装置器件结构的示意图并非按照一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度以及高度的三维空间尺寸。

图1是本实用新型实施例提供的一种吸附装置的结构示意图。该吸附装置用于对薄片型待吸附物进行吸附固定，薄片型待吸附物例如可以为硅片。如图1所示，吸附装置包括承载台100以及位于承载台100的承载面101上的吸盘200。

其中，承载台100包括至少一个吸盘吸附通道110以及至少一个待吸附物吸附通道121，吸盘200包括第一表面201和第二表面202，第一表面201与承载面101相对设置，第二表面202位于第一表面201远离承载面101的一侧。第一表面201和第二表面202上均设置有多个第一凸点210以及第一密封框220，第一密封框220沿对应表面的边缘设置，同一表面上的多个第一凸点210位于第一密封框220内。第一表面201、承载面101以及第一表面201上的第一密封框220构成吸盘吸附腔310，吸盘吸附通道110与吸盘吸附腔310连通，吸盘200还包括至少一个抽真空通道122，抽真空通道122与待吸附物吸附通道121一一对应，抽真空通道122连通对应待吸附物吸附通道121与第二表面202。

可以理解的是，待吸附物位于吸盘200远离承载台100的一侧，待吸附物、第二表面202上的第一密封框220以及吸盘200构成物体吸附腔，抽真空通道122连通对应待吸附物吸附通道121后，实质上与物体吸附腔连通，用于提供物体吸附腔抽真空通道。

需要说明的是，待吸附物吸附过程中，吸盘200首先被承载台100吸附，接着待吸附物被吸附在吸盘200的第二表面202上，待吸附物只发生一次吸附变形，形变量小，表面平整度更好。此外，吸盘吸附腔310和物体吸附腔均通过直接与其连通的真空通道进行抽真空，抽真空环路短，真空环境更均匀，建立真空的速度更快。

示例性的，吸盘200可以采用SiC等耐磨材料形成，相对常规待吸附物，例如硅片，具有更高的热传导率(≥200W/m.K,@20℃)和更低的热膨胀系数(≤3.7×10^-6/℃，@40℃～400℃)，既可以将待吸附物热量带走，也能够避免待吸附物热量传递到吸盘200上引起吸盘200自身变形而造成对待吸附物面型的不良影响。

可以理解的是，吸盘200的尺寸与待吸附物的尺寸相关，如12寸硅片对应的吸盘200尺寸一般为310mm。此外，吸盘200可以采用薄吸盘设计，厚度例如可以约为1.2mm，以防止吸盘200本身的平面变形通过夹持力强迫待吸附物产生屈从吸盘200的变形。

还需要说明的是，第一凸点210用于为吸盘200和待吸附物提供支撑，提高待吸附物的平整性。示例性的，第一凸点210的直径为0.3mm左右，高度取值范围为0.15～0.20mm，根据实验结果可知，第一凸点210的高度在0.15～0.20mm范围时，脱真空速度最快。可选的，第一凸点210可通过光刻、喷砂等加工方式获得。

本实施例提供的吸附装置中承载台包括至少一个吸盘吸附通道以及至少一个待吸附物吸附通道，吸盘包括第一表面和第二表面，第一表面与承载面相对设置，第二表面位于第一表面远离承载面的一侧，第一表面和第二表面上均设置有多个第一凸点以及第一密封框，第一密封框沿对应表面的边缘设置，同一表面上的多个第一凸点位于第一密封框内，第一表面、承载面以及第一表面上的第一密封框构成吸盘吸附腔，吸盘吸附通道与吸盘吸附腔连通，吸盘还包括至少一个抽真空通道，抽真空通道与待吸附物吸附通道一一对应，抽真空通道连通对应待吸附物吸附通道与第二表面，如此，吸盘、待吸附物体以及第二表面上的密封框构成的腔体直接通过抽真空通道和待吸附物吸附通道进行抽真空，吸盘吸附腔直接通过吸盘吸附通道进行抽真空，抽真空环路较短，真空吸附均匀，有利于吸附装置对待吸附物的吸附精度的提升。

图2是本实用新型实施例提供的又一种吸附装置的结构示意图。与图1所示吸附装置不同的是，图2中第一密封框220的高度h小于第一凸点210的高度k。

需要说明的是，此为泄露密封方式，可解决密封框等高设计带来的夹持面型问题，保证待吸附物和吸盘200吸附夹持后面型变化尽可能均匀。具体的，图3是现有技术中抽真空后待吸附物与吸盘的局部结构示意图。现有技术中吸盘200的凸点210与密封框10的高度相等，待吸附物20非边缘区域同时受到真空吸附力和凸点210支撑力，受力和变形均匀，待吸附物20边缘区域只受到密封框10的支撑力，在真空吸附力作用下，会以密封框10为支点，产生边缘翘曲变形。图4是图3对应的待吸附物的面型图。图4在待吸附物吸附在吸盘200上后用干涉仪测量获得，可以看出密封框10对应的待吸附物上有明显的突起，具体的，实测突起高度约0.6～0.8um。图5是本实用新型实施例中抽真空后待吸附物的面型图。具体测试时图4和图5中的待吸附物均为硅片。图5为干涉仪实测结果，由图5可知，吸附后的待吸附物在密封框对应区域无明显突起。可见，本实施例中第一密封框220的高度h小于第一凸点210的高度k的设置，能够有效提升待吸附物在被吸附后的面型平整度。

此外，真空建立过程中存在边缘效应，即边缘位置更快建立真空吸附，泄露密封可有效解决该问题，使待吸附物表面各处建立真空吸附的时间一致，保证硅片的吸附均匀性。

图6是本实用新型实施例提供的一种吸盘的第一表面的结构示意图。如图6所示，抽真空通道122为第二密封框231围绕限定出的凹槽，凹槽位于第一表面上，凹槽底部设置有多个通孔232，通孔232贯穿吸盘200。

如此，一方面形成了物体吸附腔的抽真空通道，另一方面，保证了该抽真空通道与物体吸附腔的连通区域面积较大，提高抽真空的均匀性。

继续参见图6，多个通孔232在对应凹槽内均匀分布，以进一步提升抽真空的均匀性。

图7是沿图6中虚线AB的剖面结构示意图。如图7所示，第二密封框231的高度p小于第一凸点210的高度k。

如此，第二密封框231同样形成泄露密封，具有上述泄露密封的所有优势，有利于待吸附物面型平整性的进一步提升。示例性的，第一密封框220和第二密封框231的高度例如可以低于第一凸点210的高度2～4μm。

图8是本实用新型实施例提供的又一种吸盘的第一表面的结构示意图。与图6不同的是，图8中凹槽的端部240与对应吸盘吸附通道连通，凹槽的端部240与围绕该端部240设置的第二密封框231之间的区域为第一区域250，第一区域250内的第一表面上设置有多个第二凸点251。

需要说明的是，多个第二凸点251作为辅助支撑物，可防止吸盘200第一表面上的抽真空通道122在真空压力下产生塌陷。

参见图8，至少一个抽真空通道122对应的凹槽组成环形结构。

如此，至少一个抽真空通道122在吸盘上均匀分布，支撑力更为均匀，且其内部的通孔232均匀分布，抽真空均匀性更佳，进而待吸附物被吸附后的面型更为平整。

继续参见图8，至少一个抽真空通道的数量可以是4。或者，图9是本实用新型实施例提供的又一种吸盘的第一表面的结构示意图。如图9所示，至少一个抽真空通道的数量还可以为2个。需要说明的是，为简化附图结构，图9未示意凸点。可以理解的是，抽真空通道数量多有利于面内真空均匀性的提升，而抽真空通道数量少则能够减少承载台中抽真空孔的数量，进而提高承载台的模态。在本实施例的其他实施方式中，抽真空通道的数量也可以为其他值，可根据实际需要进行合理设置。

示例性的，第二表面的粗糙度的取值范围可以为0.04～0.06。

需要说明的是，若吸盘的第二表面太光滑(粗糙度值小)，去真空后待吸附物靠分子间作用力粘连在吸盘的第二表面上，影响Epin对待吸附物的顶起，存在损坏待吸附物的风险，其中，Epin为去真空后顶起待吸附物的部件，具体的，参见图8和图9，Epin从吸盘200上的开孔400中穿过。基于上述原因，设置第二表面的粗糙度较大，处于0.04～0.06之间，以避免待吸附物损坏。

此外，若吸盘的第一表面的粗糙度值设计较大，将会影响吸盘的面型，导致待吸附物的夹持面型不达标，为此，吸盘的第一表面的粗糙度可设计成Ra0.02，以保证吸盘的面型。

图10是本实用新型实施例提供的一种吸盘的第二表面的结构示意图。如图8和图10所示，多个第一凸点210均匀分布，以提升多个第一凸点210的支撑均匀性，实现待吸附物被吸附后的面型均一性的进一步提升，示例性的，相邻第一凸点210之间的间距例如可以为3mm左右。

图11是本实用新型实施例提供的又一种吸盘的第一表面的结构示意图。图12是本实用新型实施例提供的又一种吸盘的第二表面的结构示意图。如图11和图12所示，沿第一表面的几何中心指向第一表面的缘边的方向X，第一密封框220包括依次排列的第一子密封框222和第二子密封框221。进一步的，继续参见图11，第一子密封框222和第二子密封框221之间的第一表面上设置有多个第三凸点223。图13是沿图11中虚线CD的剖面结构示意图。在第一密封框220的高度小于第一凸点的高度k的基础上，如图13所示，第三凸点223的高度t小于第一凸点210的高度k。

需要说明的是，上述设置方式能够提高待吸附物精度吸附区域，对于待吸附物为涂覆有光刻胶的硅片的情况，上述设置方式还可以提高对边缘硅片2的曝光率。

示例性的，图14是本实用新型实施例提供的一种仿真结果。具体的，图14为待吸附物为硅片时，硅片和吸盘之间真空腔建立的压力仿真结果，如图14所示，抽真空过程中，在0.25s后真空趋于稳定，即吸盘完成硅片的夹持固定。沿着硅片径向方向，均匀取5个监测点，得到各点的压力分布，如图15所示，压力差值最大为57.3Pa,压力分布均匀，可见该吸盘设计可以实现硅片的高效稳定的吸附夹持效果。

图16是本实用新型实施例提供的一种光刻机的结构示意图。如图16所示，光刻机2包括本实用新型任意实施例提供的吸附装置1。本实用新型实施例提供的光刻机2包括本实用新型任意实施例的吸附装置1，具有本实用新型任意实施例提供的吸附装置1的技术特征，其具有其所包括的吸附装置1相同或相应的有益效果，此处不再赘述。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种吸附装置，其特征在于，包括：

承载台以及位于所述承载台的承载面上的吸盘；

2.根据权利要求1所述的吸附装置，其特征在于，所述第一密封框的高度小于所述第一凸点的高度。

3.根据权利要求1所述的吸附装置，其特征在于，所述抽真空通道为第二密封框围绕限定出的凹槽，所述凹槽位于所述第一表面上，所述凹槽底部设置有多个通孔，所述通孔贯穿所述吸盘。

4.根据权利要求3所述的吸附装置，其特征在于，所述多个通孔在对应所述凹槽内均匀分布。

5.根据权利要求3所述的吸附装置，其特征在于，所述凹槽的端部与对应所述吸盘吸附通道连通，所述凹槽的端部与围绕该端部设置的所述第二密封框之间的区域为第一区域，所述第一区域内的所述第一表面上设置有多个第二凸点。

6.根据权利要求3所述的吸附装置，其特征在于，所述至少一个抽真空通道对应的所述凹槽组成环形结构。

7.根据权利要求6所述的吸附装置，其特征在于，所述至少一个抽真空通道的数量是2或4。

8.根据权利要求3所述的吸附装置，其特征在于，所述第二密封框的高度小于所述第一凸点的高度。

9.根据权利要求1所述的吸附装置，其特征在于，所述第二表面的粗糙度的取值范围为0.04～0.06。

10.根据权利要求1所述的吸附装置，其特征在于，所述多个第一凸点均匀分布。

11.根据权利要求1所述的吸附装置，其特征在于，沿所述第一表面的几何中心指向所述第一表面的缘边的方向，所述第一密封框包括依次排列的第一子密封框和第二子密封框。

12.根据权利要求11所述的吸附装置，其特征在于，所述第一子密封框和所述第二子密封框之间的所述第一表面上设置有多个第三凸点，所述第三凸点的高度小于所述第一凸点的高度。

13.一种光刻机，其特征在于，包括权利要求1-12任一项所述的吸附装置。