[发明专利]用于步进扫描光刻机的扫描狭缝装置

说明书

技术领域

本发明涉及光刻机，特别是一种用于步进扫描光刻机的扫描狭缝装置。半导体设备的拦光装置，特别是光刻机曝光系统中与掩模/硅片台保持同步运动的扫描狭缝装置。

技术背景

大规模集成电路生产是现代微电子技术的核心，而半导体设备是发展集成电路的基础。在当前半导体制造设备中，光刻设备占据最重要地位。光刻技术在经历了接近/接触式、扫描投影式、步进投影式几个重大技术发展阶段后，步进扫描投影式已发展成为目前的主流技术。

步进扫描投影光刻机通过掩模台、硅片台以及扫描狭缝在扫描方向的同步运动，使得硅片面的同一点的剂量为物镜视场光强分布轮廓在扫描方向上各点光强的积分。在一个曝光视场的起始与终止位置，部分照明视场的位置位于曝光视场之外，超出曝光视场范围的照明视场会照射到相邻曝光场上。扫描狭缝作为步进扫描光刻机曝光系统中重要的拦光装置，其作用是限定掩模面照明视场大小及其中心位置、在曝光过程中通过刀片与掩模/硅片的同步扫描运动，避免成像光束对曝光场以外的区域曝光。

传统扫描狭缝的实现形式是对两维方向上的运动分别进行控制，结构上彼此间完全独立。然而，这种方法最大的问题是不能同时满足平面内任意范围扫描和两维方向上的扫描刀口共面两个要求。如果需要在平面内实现任意范围的扫描，则两维方向上的扫描刀口在光轴方向上需要离开一定间距，以免相互之间产生干涉，这样在光路中狭缝面与掩模面以及硅片面之间就不能形成理想的共轭关系，并且两个方向的刀口形成的衍射效应也不同，对曝光剂量均匀性产生影响；如果两维方向上的刀口要求共面，则只能选择其中一维具有扫描功能，另一维只能设计成一个尺寸合适的固定开口，而不具有扫描功能，因此这种扫描狭缝也就不能实现平面内任意范围的扫描运动。

发明内容

本发明的目的在于克服上述在先技术的不足，提供一种用于步进扫描光刻机的扫描狭缝装置，该装置在平面内既能实现任意范围的高精度二维扫描，又能使两维方向上的扫描刀口共面。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案如下：

一种用于步进扫描光刻机的扫描狭缝装置，其特点在于由四个相同的刀片组件通过四个限位连接件连接而成，四个限位连接件将相邻刀片组件两两进行紧连，四个刀片组件按旋转对称方式集成到两个正交方向上，相邻刀片组件的刀口相互垂直，四个刀口共面且与系统的光轴垂直，四个刀口中间形成的开口即为扫描狭缝。

所说的刀片组件自上而下依次由刀片部件、运动机构和微调机构组成，所述的刀片部件包括刀片和刀架，所述的运动机构由主基板、次基板、直线电机动子、直线电机定子、上导轨、下导轨、光栅尺，读数头支架和读数头构成，所述的微调机构由微调块、带有压缩弹簧的螺钉和顶丝构成，上述元部件的位置连接关系如下：

所述的主基板、下导轨和读数头支架相连接，所述的直线电机动子和直线电机定子构成一体，所述的次基板和光栅尺相连接；所述的主基板固定在所述的微调块的安装面上，直线电机定子固定在主基板的上表面，直线电机定子与下导轨之间互相平行；所述直线电机动子与次基板相连，且直线电机动子与光栅尺之间互相平行；次基板安装在下导轨的上表面，光栅尺与下导轨之间互相平行，直线电机定子的驱动方向、光栅尺的测量方向和下导轨的导向同方向，上导轨安装到次基板上，上导轨与下导轨相互垂直；所述的刀架与上导轨的上表面相连，刀片安装在刀架上，所述的刀片具有相邻且相互垂直的刀口和刀片面，所述的刀片的刀口为线边缘，保证所述的刀口与下导轨的导向相同；刀片面为相邻刀片间的配合面，采用斜面；所述的刀口、刀架的侧边与上导轨三者平行。

所述的四个限位连接件将相邻刀片组件两两进行紧连的具体结构是：限位连接件一端固定在一个刀片组件的刀架上，另一端布置两个偏心轴承，分别位于相邻刀片组件的刀架的两侧，通过两个轴承间的预紧力对相邻刀架进行夹紧，四个独立的刀片组件形成一个结构耦合整体，四个刀片组件中相对的两个刀片组件的刀口扫描方向相同，同时相邻的两刀片在一个方向上相连，另一个方向上相对运动。

所述的刀片组件利用直线电机进行驱动，并通过光栅尺进行位置反馈，使得每个刀片都可以实现高精度闭环控制运动；刀片组件利用上导轨、下导轨进行导向运动，且下导轨提供与直线电机驱动方向同向的导向，此方向也构成刀口扫描方向；上导轨与下导轨相互垂直，使得每个刀片不仅能在刀口扫描方向上进行高精度闭环控制运动，也能在另一维正交方向上具有运动自由度。