一種可動(dòng)刀口裝置和光刻機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體光刻領(lǐng)域，特別涉及一種可動(dòng)刀口裝置和光刻機(jī)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體制作中，光刻工藝是最為重要的工藝步驟之一。光刻是指將一系列掩膜版上的芯片圖形通過(guò)曝光系統(tǒng)依次轉(zhuǎn)印到硅片相應(yīng)層上的復(fù)雜的工藝過(guò)程。對(duì)承載300mm硅片的光刻機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)線寬小于10nm時(shí)，整機(jī)系統(tǒng)中任何微小振動(dòng)和干擾都會(huì)對(duì)系統(tǒng)光刻質(zhì)量帶來(lái)影響。因此，需要對(duì)光刻機(jī)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)振動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化，有效減小和消除這些振動(dòng)對(duì)光刻性能的不利影響。
[0003]光刻過(guò)程中，激光光束通過(guò)一個(gè)狹縫窗口將掩膜版圖形投影曝光到工件臺(tái)上的硅片上。曝光系統(tǒng)通過(guò)一套裝置調(diào)整隙縫窗口的大小，稱(chēng)為可動(dòng)刀口裝置?？蓜?dòng)刀口裝置的工作原理是:兩個(gè)方向的刀片相互運(yùn)動(dòng)拼接形成狹縫窗口。在步進(jìn)曝光中，狹縫窗口的尺寸在曝光前預(yù)先調(diào)整好;在掃描曝光中，狹縫窗口須在掃描方向與工件臺(tái)、掩模臺(tái)同步掃描。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中提出了一種X/Y向刀口共面布的可動(dòng)刀口結(jié)構(gòu)，分別通過(guò)四套摩擦輪和旋轉(zhuǎn)電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)四個(gè)共面的刀片，實(shí)現(xiàn)窗口調(diào)整。其中的可動(dòng)刀口結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是其共面的刀片運(yùn)動(dòng)時(shí)相互耦合，運(yùn)動(dòng)層間相互干擾，不能滿(mǎn)足高加速度的工作需求;摩擦輪結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的傳動(dòng)和驅(qū)動(dòng)方式具有一定的誤差傳遞，精度不高。
[0005]除此以外，現(xiàn)有技術(shù)中的可動(dòng)刀口裝置存在以下幾個(gè)問(wèn)題:
[0006]1.刀片工作時(shí)線纜的作用力對(duì)機(jī)構(gòu)精度造成影響，尤其是刀片裝置結(jié)構(gòu)中的光柵尺，由于光柵尺中的讀數(shù)頭是安裝在刀片上的，而讀數(shù)頭在工作過(guò)程中必須將從光柵尺上讀出的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸至整個(gè)光刻機(jī)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，因此安裝在刀片上的讀數(shù)頭需要將數(shù)據(jù)線從刀片上引到控制系統(tǒng)中，但在曝光過(guò)程中，刀片位置需要經(jīng)常變化，而刀片上的數(shù)據(jù)線的存在影響了刀片的移動(dòng)，在移動(dòng)過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致曝光產(chǎn)生誤差；
[0007]2.可動(dòng)刀口裝置平衡彈簧長(zhǎng)時(shí)間工作后，產(chǎn)生塑性變形，其彈性模量發(fā)生變化，則會(huì)影響可動(dòng)刀口裝置的工作。如刀片初始化時(shí)，問(wèn)題原因?yàn)橹本€電機(jī)由位于直線電機(jī)上端的平衡彈簧限位至初始化位置，但由于平衡彈簧長(zhǎng)時(shí)間使用后產(chǎn)生嚴(yán)重變形，直線電機(jī)會(huì)移動(dòng)至下方邊緣部分，處于光刻機(jī)系統(tǒng)位置計(jì)算的范圍之外，導(dǎo)致初始化時(shí)尋找相位出錯(cuò)，從而出現(xiàn)初始化時(shí)位置報(bào)錯(cuò)；
[0008]3.直線電機(jī)中定子固定，而動(dòng)子上繞有線纜，且線纜與其它機(jī)器連接，而在工作時(shí)，動(dòng)子須相對(duì)于定子作運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致動(dòng)子上的線纜也一起運(yùn)動(dòng)，因此在空間設(shè)計(jì)時(shí)，須給上述線纜的運(yùn)動(dòng)留有空間，增大了布線壓力；
[0009]4.現(xiàn)有技術(shù)中，可動(dòng)刀口裝置使用直線導(dǎo)軌，其具有以下缺點(diǎn):
[0010](I)由于直線導(dǎo)軌的徑向間隙會(huì)極大的影響導(dǎo)軌的行走精度、負(fù)載能力和剛性。因而根據(jù)用途會(huì)選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)壓，造成導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)和阻力較大，在高速運(yùn)動(dòng)的情況下產(chǎn)生熱量引起熱變形；
[0011](2)直線導(dǎo)軌運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生粉塵，造成污染；
[0012](3)直線導(dǎo)軌需要定期補(bǔ)給少量的潤(rùn)滑脂，因此容易造成污染；
[0013](4)雖然直線導(dǎo)軌是理想的滾動(dòng)導(dǎo)向裝置，導(dǎo)軌上的動(dòng)摩擦力與靜摩擦力相差很小，因此即使給予了直線導(dǎo)軌動(dòng)力，由于內(nèi)部摩擦力的存在，會(huì)抵消部分動(dòng)力，從而造成直線導(dǎo)軌的爬行；
[0014](5)直線導(dǎo)軌在長(zhǎng)時(shí)間高速工作狀況下，高速往復(fù)動(dòng)作對(duì)導(dǎo)軌的壽命影響較大。
[0015]綜上所述，有必要發(fā)明一種可動(dòng)刀口裝置，能夠解決上述問(wèn)題，從而能夠減小誤差，增加使用壽命。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0016]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種可動(dòng)刀口裝置以及具有這種可動(dòng)刀口裝置的光刻機(jī)系統(tǒng)，位于照明光源和掩膜版之間，包括外部框架和位于所述外部框架內(nèi)的兩對(duì)相互正交刀口刀片組件，每對(duì)所述刀口刀片組件包括兩個(gè)相互平行的所述刀口刀片組件，每個(gè)所述刀口刀片組件中包括定子支架、位于所述定子支架上的直線電機(jī)、與所述直線電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)接件連接的刀片以及與所述刀片連接的氣浮滑塊，所述定子支架的底面和側(cè)面為所述氣浮滑塊提供導(dǎo)向。由于氣浮導(dǎo)軌中的氣浮滑塊是懸浮在導(dǎo)軌上，因此減小了摩擦，而且減少了導(dǎo)軌磨損，提高了壽命。
[0017]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種可動(dòng)刀口裝置，位于照明光源和掩膜版之間，包括外部框架和位于所述外部框架內(nèi)的兩對(duì)相互正交刀口刀片組件，每對(duì)所述刀口刀片組件包括兩個(gè)相互平行的所述刀口刀片組件，每個(gè)所述刀口刀片組件中包括定子支架、位于所述定子支架上的直線電機(jī)、與所述直線電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)接件連接的刀片以及與所述刀片連接的氣浮滑塊，所述定子支架的底面和側(cè)面為所述氣浮滑塊提供導(dǎo)向。
[0018]作為優(yōu)選，所述直線電機(jī)的動(dòng)子固定在所述定子支架上，所述直線電機(jī)的定子通過(guò)所述轉(zhuǎn)接件與所述刀片連接。
[0019]作為優(yōu)選，所述定子兩端設(shè)有磁阻限位器，所述磁阻限位器固定在所述定子支架上。
[0020]作為優(yōu)選，所述氣浮滑塊的承壓面上布設(shè)有凹面和若干小孔節(jié)流器，所述小孔節(jié)流器將正壓氣體輸送到承壓面中，所述凹面將負(fù)壓氣體輸送到承壓面上，所述氣浮滑塊在二者共同作用下呈懸浮狀態(tài)。
[0021]作為優(yōu)選，所述承壓面呈L型，所述承壓面懸浮在所述定子支架的底面和側(cè)面。
[0022]作為優(yōu)選，所述刀口刀片組件還包括光柵尺和讀數(shù)頭，所述光柵尺安裝在所述轉(zhuǎn)接件上，所述讀數(shù)頭固定在所述定子支架上。
[0023]本實(shí)用新型還提供一種光刻機(jī)系統(tǒng)，具有上述的可動(dòng)刀口裝置。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型提供一種可動(dòng)刀口裝置以及具有這種可動(dòng)刀口裝置的光刻機(jī)系統(tǒng)，可動(dòng)刀口裝置位于照明光源和掩膜版之間，包括外部框架和位于所述外部框架內(nèi)的兩對(duì)相互正交刀口刀片組件，每對(duì)所述刀口刀片組件包括兩個(gè)相互平行的所述刀口刀片組件，每個(gè)所述刀口刀片組件中包括定子支架、位于所述定子支架上的直線電機(jī)、與所述直線電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)接件連接的刀片以及與所述刀片連接的氣浮滑塊，所述定子支架的底面和側(cè)面為所述氣浮滑塊提供導(dǎo)向。由于氣浮導(dǎo)軌中的氣浮滑塊是懸浮在導(dǎo)軌上，因此減小了摩擦，而且減少了導(dǎo)軌磨損，提高了壽命。此外由于氣浮導(dǎo)軌中氣膜厚度幾乎不受速度的影響，即使在極低的速度時(shí)也運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，另外由于氣浮導(dǎo)軌幾乎不會(huì)產(chǎn)生熱量，不會(huì)產(chǎn)生熱變形，因此無(wú)需添加冷卻裝置，同時(shí)也減少了污染。
[0025]本實(shí)用新型還提供了一種如上所述可動(dòng)刀口裝置以及具有這種可動(dòng)刀口裝置的光刻機(jī)系統(tǒng)，其中所述刀口刀片組件還包括光柵尺和讀數(shù)頭，所述光柵尺安裝在所述轉(zhuǎn)接件上，所述讀數(shù)頭固定在所述定子支架上，由于讀數(shù)頭安裝在定子支架上，數(shù)據(jù)線則從定子支架上引出，因此數(shù)據(jù)線不會(huì)影響刀片在曝光過(guò)程中的移動(dòng)，從而能夠減小誤差。
[0026]本實(shí)用新型還提供一種如上所述的可動(dòng)刀口裝置以及具有這種可動(dòng)刀口裝置的光刻機(jī)系統(tǒng)，其中每個(gè)刀口刀片組件中的直線電機(jī)的動(dòng)子固定在所述定子支架上，所述直線電機(jī)的定子通過(guò)所述轉(zhuǎn)接件與所述刀片連接，這種直線電機(jī)上動(dòng)子固定，定子用作驅(qū)動(dòng)部分，因此在工作時(shí)，動(dòng)子上的線纜固定，無(wú)需留有線纜運(yùn)動(dòng)的空間，因此減小了布線壓力，同時(shí)也避免了線纜的運(yùn)動(dòng)對(duì)光刻機(jī)系統(tǒng)的工作造成的影響。
[0027]本實(shí)用新型還提供一種如上所述的可動(dòng)刀口裝置以及具有這種可動(dòng)刀口裝置的光刻機(jī)系統(tǒng)，其中每個(gè)刀口刀片組件中所述定子兩端設(shè)有磁阻限位器，所述磁阻限位器固定在所述定子支架上，利用磁阻限位器的反向次阻力也就是排斥力，在停機(jī)時(shí)可以防止下方的磁阻限位器利用其對(duì)直線電機(jī)的排斥力可以使直線電機(jī)停止時(shí)不會(huì)運(yùn)動(dòng)至下方的邊緣位置，減小開(kāi)機(jī)初始化時(shí)出錯(cuò)的可能性，并且由于磁阻限位器沒(méi)有運(yùn)動(dòng)慣性，無(wú)疲勞損壞的可能，使用壽命比平衡彈簧長(zhǎng)。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本實(shí)用新型提供的可動(dòng)刀口裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2與圖3皆為本實(shí)用新型提供的刀口刀片組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4為氣浮滑塊的原理示意圖；
[0031 ]圖5為氣浮滑塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖中:1_外部框