本发明专利技术提供了一种步进重复曝光装置，其依次包含如下曝光元件：大剂量曝光光源、照明系统、掩模承载装置、对准系统、投影物镜、硅片承载装置，以及设置在投影物镜下半部两侧的调焦调平系统；还包含密封前述曝光元件的光刻机密封腔体。本发明专利技术采用单独的温控系统来控制掩模，投影物镜和照明系统的温度，同时对于密封腔体内的整个曝光装置采用整体送风方式控温度。本发明专利技术的步进重复曝光装置，可实现大剂量、大视场的曝光，极大的提高曝光产率；同时利用逐场调焦调平技术，极大的提高曝光质量；满足低成本，高产量的生产需要。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种步进重复曝光装置，具体涉及一种应用于光刻机的、大 剂量、高产率的步进重复曝光装置。
技术介绍
在美国专利US 006747732中描述了一种光刻机的基本结构和功能，该 专利技术中的光刻机主要针对前道曝光工艺要求。但是该专利相对而言，光源的 曝光剂量不够大，曝光产率较小。而其它的一些现有的后道曝光装置，包括接近式曝光装置，由于衍射等 原因，难以将整体的曝光分辨率提高，且耗材成本较高。除接近式曝光装置 之外，还有采用了折返式的投影物镜设计的后道光刻机，且该投影物镜采用 了非对称设计。此外，这种光刻机采用磁浮式工件台和气动调焦的方式。这 种结构的后道曝光装置，相对而言，曝光视场不够，畸变较大，并存在因热 效应带来的焦面漂移的问题；同时曝光剂量较小(1000mJ左右)，且采用同 轴对准加离轴对准的方式，不仅对准过程比较复杂，同时不得不在光路上增 加可动光学部件，使得对准的精度降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种步进重复曝光装置，其可实现大剂量、大视 场的曝光，极大的提高曝光产率；同时利用逐场调焦调平技术，极大地提高 曝光质量；满足低成本，高产量的生产需要。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种步进重复曝光装置，其依次包含 如下曝光元件照明系统、掩模承载装置、对准系统、投影物镜、硅片承载 装置，以及设置在投影物镜下半部两侧的调焦调平系统；特点是，还包含一光刻机密封腔体，前述的曝光元件均设置在该光刻机密封腔体内；一围绕光刻机密封腔体设置的腔体循环温度控制系统，采用对光刻机密封腔体内部整体送风方式控制曝光环境温度； 一大剂量宽波带曝光光源；所述的照明系统采用像方远心光路，其包含一包围设置在外部的照明系 统冷却降温装置；所述的投影物镜具有大共扼距，采用全折射、全对称结构，其包含一设 置在外壁外侧的投影物镜冷却降温装置；所述的掩模承载装置包含一掩模冷却装置。所述的腔体循环温度控制系统包含温度控制器和气体颗粒控制器；该温度控制器包含制冷机组和加热器装置，以及设置在密封腔体内部的，并与制冷机组和加热器装置连接的温度反馈装置。所述的照明系统为采用石英棒导光的照明系统，还包含一设置在照明系统前端的较长的隔离石英棒。所述的照明系统冷却降温装置为内部通循环冷却水的水套。 所述的照明系统还包含一设置在隔离石英棒之前的光热分离装置；该光热分离装置为隔热玻璃。所述的投影物镜采用倍率为-1的立式全折射、全对称结构。 所述的投影物镜冷却降温装置为内部通入冷却水的水套。 在所述的投影物镜中设置有可消除焦面漂移及像差的可动镜片。 在所述的投影物镜的下方还安装有保护膜。 所述的掩模承载装置还包含掩模版和放置该掩模的掩模台。 所述的掩模上平行设置两个相同大小的方形曝光图形，该方形曝光图形的尺寸为44mm*44mm。所述的掩模台包含大行程驱动装置和精确定位微动台，进行4自由度的精确定位运动；该大行程驱动装置位于精确定位微动台的上方，掩模的下方，携掩模在两个对应曝光图形的曝光工位之间移动切换；该精确定位微动台分别由电机驱动其在X， Y和Rz方向精确定位。所述的掩模台还包含一固定设置在大行程驱动装置上方的掩模吸附台。 所述的掩模冷却装置包含掩模冷却控制器，采集掩模温度信息的非接触热敏元件和对掩模进行冷却的气冷元件。所述的掩模冷却控制器是PLC控制器(可编程序逻辑控制器)，所述的热敏元件是热象仪；所述的气冷元件是涡流管。所述的硅片装置包含硅片和放置该硅片的工件台，该工件台携硅片进行 定位运动。所述的调焦调平系统测量硅片上表面与投影物镜下表面的相对高度；其 包含对称设置在投影物镜的下半部两侧的光发射端和光接收端，该光发射端 和光接收端处均设置光电自动调焦传感器。所述的对准系统进行掩模对准和硅片对准，其包含轴对称于掩模承载装置设置的两个对准装置；该对准装置包含依次设置在掩模上方的独立光源和对准成像光学系统，在该对准成像光学系统中设置CCD。所述的对准系统还设置有用于硅片对准的色差校准装置。 所述的大剂量曝光光源设置在密封腔体外部，其为4000W以上的宽波带光源。所述的曝光装置还包含一放置大剂量曝光光源的灯室。所述的灯室内部设置独立的温度控制系统；该灯室温度控制系统采用对 灯室送风的方式降温。所述的曝光装置还包含一物料传输装置，该物料传输装置包含硅片传输 装置和掩模传输装置。所述的掩模传输装置包含掩模存储盒，以及将该掩模存储盒中的掩模传 输到掩模台上的掩模传输器。所述的硅片传输装置包含硅片存储盒，以及将该硅片存储盒中的硅片传 输到工件台上的硅片传输器。所述的硅片存储盒兼容不同尺寸大小的硅片。所述的曝光装置还包含一隔振系统，其由若干隔振器组成，支撑整个曝 光装置的核心部分。本专利技术提供的步进重复曝光装置，具有以下优点1、 采用宽波带曝光光源，使得曝光剂量大大提高，最高能达到 20000mJ/cm2，由此使得曝光产率大大提高。2、 采用全折射、对称式结构的投影物镜，增大曝光装置的最大曝光视场， 同时减小畸变，也大大提高了曝光装置的产率并且降低用户成本；同时利用 可动镜片来调节焦平面来减少因为热效应带来的焦面漂移的问题；3、 对准系统的对准精度高，使得本专利技术的曝光装置更加适合后道曝光要求。4、 调焦调平系统实现针对每个曝光场的调焦调平功能，提高调节精度和 曝光质量。5、 对大剂量曝光所造成的热量问题，采用了整体送风冷却配合局部温度控制的方法保证曝光装置的工作环境。6、 采用设置有2个曝光图像的掩模，且掩模台可实现在2个曝光工位间 切换，提高掩模的利用效率。7、 本曝光装置兼容不同尺寸的硅片曝光，提高加工产品使用范围，节约 生产成本。附图说明图1为本专利技术提供的曝光装置的基本结构示意图；图2为本专利技术中的腔体循环温度控制系统的结构示意图；图3为本专利技术中的照明系统和曝光光源的结构示意图；图4为本专利技术中的掩模冷却装置的结构示意图；图5为本专利技术中的调焦调平系统的结构示意图；图6为本专利技术中的掩模台的结构示意图；图7为本专利技术中的对准系统的结构示意图；图8为本专利技术提供的曝光装置的整体控制架构图；图9为本专利技术提供的曝光装置的工作流程图。具体实施方式下面结合图1 图9，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。 图1为本专利技术提供的曝光装置的基本结构示意图，该曝光装置包含依次 设置的曝光光源101、照明系统102、掩模承载装置、对准系统109、投影物 镜105、硅片承载装置，以及设置在投影物镜105下半部两侧的调焦调平系 统107;其中，所述的曝光光源IOI为大功率宽波带汞灯；所述的掩模装置 包含掩模版103和放置该掩模版103的掩模台104，并且掩模台104能够携 带掩模版103作必要的运动；所述的硅片装置包含硅片106和放置该硅片106的工件台108，并且工件台108能够携带硅片106做必要的运动。如图1所示，曝光光源101产生一束光，该光束照入照明系统102，并 在该照明系统102中被扩束、整形、调整方向和匀光，最终以一定的面积和 均匀性照射到放置于掩模台104上的掩模版103上，当光束穿过掩模版103 的时候会发生一定程度的衍射，经过精密成像系统投影物镜105，将掩模版 103上的图形成像在放置于工件台108上的硅片106上。如图1所示，本曝光装置还包含一物本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种步进重复曝光装置，依次包含如下曝光元件：照明系统、掩模承载装置、对准系统、投影物镜、硅片承载装置，以及设置在投影物镜下半部两侧的调焦调平系统；其特征在于，还包括曝光光源和光刻机密封温控腔体；所述的曝光元件均设置在该光刻机密封腔体内；所述的光刻机密封腔体的外部围绕设置一腔体循环温度控制系统，其采用整体送风方式控制密封腔体内的曝光环境温度；所述曝光光源是大剂量宽波带曝光光源；所述的照明系统采用像方远心光路，其包含一包围设置在外部的照明系统冷却降温装置；所述的投影物镜具有大共扼距，采用全折射、全对称结构，其包含一设置在外壁外侧的投影物镜冷却降温装置；所述的掩模承载装置包含一掩模冷却装置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周畅，李钢，蔡良斌，杨志勇，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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