[发明专利]一种半解耦的联动式可变光阑

说明书

本发明公开一种半解耦联动式可变光阑。该装置包括4个主动气浮导轨和4个从动导轨并通过双层气浮模块和联动模块连接，从动导轨末端安装光阑板，4个光阑板首尾相接旋转对称式安装并形成共面的矩形窗口。该装置可通过驱动模块分别对4个光阑板进行逆时针异位控制，实现平面内任意范围的扫描，提高了窗口扫描的精度和效率。本发明可用于建立一种高分辨率、高运动/定位精度的投影式曝光装置。

技术领域

本发明属于精密仪器及机械技术领域，特别涉及一种半解耦的联动式可变光阑。

背景技术

近年来，随着先进芯片制造业逐渐朝向功能集成化和体积微小化发展，光刻技术在经历了接触式、接近式、扫描投影式几个发展阶段后，步进扫描式投影已成为目前的主流技术。

扫描狭缝作为步进扫描曝光系统中的拦光装置，其作用是限定掩模面照明视场大小及中心位置、在曝光过程中通过刀片的同步扫描运动，避免成像光束对曝光场以外的区域曝光。传统的扫描狭缝的主要问题是不能同时满足平面内任意范围扫描和二维方向上的刀口共面两个难题。如果需要实现4个刀口共面，则刀片间需要留有距离以免干涉和磨损，但产生的衍射效应会影响曝光均匀性；如果需要任意范围内的扫描，4只刀片都必须同时具有二维运动功能和独立的一维扫描功能；以上两点都是制约不仅投影式曝光在光刻机曝光系统中应用的主要技术难题。

2008年，荷兰ASML公司所研发的Twinscan XT 1950i型光刻机，可以实现38nm芯片激光刻蚀。(Y.B.Patrick Kwan,Erik L.Loopstra.Nullifying Acceleration Forces inNano-Positioning Stages for Sub-0.1mm Lithography Tool for 300mm Wafers[J].proceeding of SPIC：Optical Microlithography,2010,4346：544-557)；但随着芯片制造业的发展，Twinscan XT 1950i型光刻机所涉及的投影式曝光方式其分辨率仍有待进一步提高。

专利CN201010242597“一种可双向调节缝宽的狭缝调整装置”，采用对称分布的导向叶片保证两只狭缝刀片的直线运动，能够解决可调装置结构复杂、工艺性不好、尺寸较大等问题；但是该发明装置所实现的矩形扫描窗口只能进行一维的扫描，既双向缝宽调节，但缝长取决于刀口长度，不能实现任意范围内的扫描。

专利CN201110081201“一种可动狭缝刀片”公开了一种由透光板、吸光片、反射棱镜所构成的多层级复合材料拦光刀片，主要特点是光学稳定好、曝光精度高、均匀性好。但由该发明所涉及的刀片组成狭缝系统，仍需进一步的研究和发展。

专利CN201420381081“驱动装置及扫描狭缝单元”和CN201310360623“用于步进扫描光刻机的扫描下封装置”分别提出了采用4只刀片共面安装的扫描窗口装置，并且能够实现任意范围内的高精度二维扫描。但是并未提出可以实现刀片共面的实施方案以及相关的刀片结构。

专利CN201310360623“用于步进扫描光刻机的扫描狭缝装置”采用限位连接件连接四个相同的刀片，可以实现最大行程内的平面任意范围的高精度二维扫描。但该发明中相邻的刀片仅存在联动关系，不具有正交运动方向上的解耦功能；而且采用双轴承预紧刀架的结构作为直线运动的导向，其运动和定位精度都将难以保证。

上述发明的共同之处是均不能通过4个共面拦光板的独立运动来实现平面内任意范围的窗口扫描；然而步进投影式曝光装置做为尖端光刻机中的关键部件，已经成为制约光刻机曝光系统实际应用的关键技术难题。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术存在的问题，提出一种半解耦的联动式可变光阑，该装置包括4个主动气浮导轨和4个从动导轨，并通过双层气浮模块和联动模块连接并旋转对称式安装。该装置可通过驱动模块分别对4个光阑板进行逆时针异位控制，4个光阑板首尾相接形成了共面的矩形窗口，并最终实现平面内任意范围的扫描。