[发明专利]快门装置及其控制方法、光刻机及其曝光剂量控制方法

说明书

本发明公开了一种快门装置及其控制方法、光刻机及其曝光剂量控制方法，该快门装置包括：挡光单元和音圈电机，音圈电机包括永磁模块、驱动导轨模块和线圈结构，所述驱动导轨模块和所述线圈结构设置在所述永磁模块中间，所述线圈结构设置在所述驱动导轨模块上，所述永磁模块在所述驱动导轨模块内部产生磁场，所述线圈结构通电后产生与所述驱动导轨模块磁场方向相反或相同的磁场，使其沿所述驱动导轨模块往复运动，所述挡光单元包括两组快门叶片，所述快门叶片与所述线圈结构连接。本发明通过设置音圈电机，使音圈电机的线圈结构直接与挡光单元连接，大大减小了快门叶片的开闭时间，进而提高了小剂量曝光产率，提高了单位时间内的光源利用率。

技术领域

本发明涉及光刻机领域，特别涉及一种快门装置及其控制方法、光刻机及其曝光剂量控制方法。

背景技术

光刻技术是用于在衬底表面上印刷具有特征的构图。经常使用的基片为表面涂有光敏感介质的半导体晶片或玻璃基片。在光刻过程中，晶片放在晶片台上，通过处在光刻设备内的曝光装置，将特征构图投射到晶片表面。

光刻机的一个重要指标是曝光剂量，对于曝光剂量的精确控制直接影响着一台光刻机的刻蚀精度。

现有中低端光刻机的曝光系统采用高压汞灯作为光源，曝光开始、结束由光路中的机械快门控制，曝光剂量大小由曝光时间确定。具体过程如下：首先通过预热和环境控制使高压汞灯输出光功率达到稳定；接着，计算曝光时间，打开快门开始曝光，同步计时开始；最后，时间到，关闭快门，曝光结束。

应用于曝光的快门机械形式根据快门叶片运动形式主要分为旋转式快门及直线式快门。快门运动控制方式主要包含开环式控制及闭环式控制。

现有技术中揭示了双叶片旋转式直驱方式，运动主体为动磁铁，采用改变线圈组内部电流方向产生磁场方向变化，吸附永磁铁直线运动，但对速度未有明确体现。现有技术中还公开了一种电磁直线运动驱动结构，但该结构的应用工况为相机领域，通光孔直径小于10mm，且相机工况的光强能量较低，并不适用于光刻机。

现有技术中还提出一种采用旋转电机作为驱动的单叶片的旋转式快门，并采用闭环控制进行曝光开闭位置控制，快门最小开闭时间在150ms～170ms之间，在2000mW/cm²工况下最小剂量为300mj。但是，此快门面临的主要问题如下：

(1)对于小于300mj的工艺剂量需要通过照度衰减结构的能量衰减方式实现小剂量曝光；

(2)由于开闭时间的限制，小剂量曝光产率存在比较明显劣势；

(3)由于照度衰减机构的存在以及快门开闭速度的限制，导致单位时间内光源利用率降低。

发明内容

本发明提供一种快门装置及其控制方法、光刻机及其曝光剂量控制方法，以减小快门开闭时间，提高小剂量曝光产率并提高光源利用率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种快门装置，包括：挡光单元和音圈电机，其中，所述音圈电机包括永磁模块、驱动导轨模块和线圈结构，所述驱动导轨模块和所述线圈结构设置在所述永磁模块中间，所述线圈结构设置在所述驱动导轨模块上，所述永磁模块在所述驱动导轨模块内部产生磁场，所述线圈结构通电后产生与所述驱动导轨模块磁场方向相反或相同的磁场，使其沿所述驱动导轨模块往复运动，所述挡光单元包括两组快门叶片，所述快门叶片与所述线圈结构连接。

作为优选，所述永磁模块包括对称布置的两组永磁铁组，每组永磁铁组包括两块永磁铁，所述驱动导轨模块设于所述两块永磁铁之间，所述线圈结构包括两个线圈，一个线圈对应一组永磁铁组。

作为优选，所述驱动导轨模块采用铁芯。

作为优选，所述驱动导轨模块为弧形或者半圆形。

作为优选，所述两组快门叶片剪刀式铰接，且两快门叶片之间存在重叠。