专利名称：一种用于光刻机曝光分系统的快门装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光刻机设备制造领域，具体涉及一种用于光刻机曝光分系统的快门装置。
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最小线宽，曝光剂量的过大或不足都将影响光刻胶显影 效果，从而降低最小线宽指标。曝光剂量的精密控制，为整个光刻工艺稳定打好基础。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，同步开始计时；最后时间到，关闭快门，曝光结束。机械快门开闭的速度对曝光剂量影响较大，同时高压汞灯的发热量大，对机械快 门的寿命产生严重影响。目前通用的快门装置中的传动方式一般基于继电器技术，通过控 制继电器的吸合与释放来控制快门的开闭。虽然利用这种方式的快门速度快，但由于继电 器的负载能力有限，导致所采用的快门叶片的材料厚度薄、质量小，经不起在太强的光照与 过高的温度的环境下工作，使得这种快门的装置不适合应用于大剂量高光强的曝光。此外，ASML与Nikon公司的光刻机快门采用旋转电机带动快门叶片作往复旋转运 动，达到快门通光孔开闭的目的。虽然这种技术避免了因继电器负载能力差所引起的传动 快门的缺点，但由于旋转电机的启动速度慢，这种快门曝光所需要的时间较长，因而这种方 式的曝光产率较低，并且也不适合薄胶工艺。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种应用于光刻机曝光分系统的快门装置，适用 于大剂量曝光装置，可以同时实现薄胶和厚胶工艺，并且在保证快门速度的前提下增加高 温环境下快门的使用寿命。本发明要解决的技术问题是提供一种应用于光刻机曝光分系统 的快门装置，包括包括至少一片快门叶片；快门控制器，控制所述快门叶片的开闭；位置 传感器，耦接于所述快门控制器与所述快门叶片，并提供所述快门叶片的移动位置信息给 所述快门控制器；支架，位于所述快门控制器和所述位置传感器的下方，为所述位置传感器 和所述位置传感器提供支撑；所述快门装置还包括音圈电机，位于所述支架上，耦接于所述 快门控制器，由所述快门控制器控制运动；所述音圈电机驱动所述快门叶片运动，从而形成 所述快门叶片的开闭动作。进一步地，所述快门叶片的厚度为0.5mm至2mm。所述快门叶片的为金属材质。所述快门叶片的材料为金属铜。所述快门叶片可承受的最高工作温度为300摄氏度。所述快 门叶片的表面镀有高反光金属涂层。所述的高反光金属涂层为紫外线反射材料。所述的高 反光金属涂层为铬、银或者铬银合金中的任何一种。更进一步地，所述快门叶片和所述音圈电机之间通过隔热片连接在一起。所述隔 热片为陶瓷材料。所述快门控制器包括控制电路与驱动电路两部分，所述控制电路接收所 述移动位置信息，并对所述移动位置信息实现快门运动算法，产生快门控制信号，所述驱动 电路耦接于所述控制电路，接收所述快门控制信号，驱动所述音圈电机。所述的快门装置还 包括冷却系统，位于所述快门叶片上方，用于降低所述快门叶片与所述音圈电机线圈的温 度。所述冷却系统为风冷却系统。所述音圈电机底部有压缩空气通孔，供风冷却系统运行 的空气通过。所述快门控制器还存在用户操作的控制输入端口，通过所述输入端口输入的 高电平执行快门叶片的打开动作，通过所述输入端口输入的低电平执行快门叶片的关闭动 作。本发明相对现有技术方案，有以下有益的技术效果第一，有别于常规使用的继电器驱动方式，本快门装置采用了音圈电机控制快门 叶片的开闭，由于音圈电机的速度较快，对应的快门速度也较快，故可同时实现薄胶和厚胶 的光刻工艺。第二，本发明中，由于所使用的快门叶片较厚，远大于常规快门叶片的厚度(约 0. 1mm)，并且快门叶片的表面有高反光涂层，吸热少，可以增加快门叶片的耐热性，经受较 强的光照和较高的温度，适用于更宽范围的曝光功率，最高可达到4500W，同时也有利于增 加快门叶片的使用寿命。第三，由于快门速度快，快门的通光孔径可以比常规的较大，因此可与市场上不同 类型和功率的汞灯搭配工作，更有利于实际的应用。第四，由于快门速度大，在其他条件不变的情况下，有利于提高曝光的产率。
图1为本实施例中提供的曝光分系统的快门装置的俯视图。图2为本实施例中快门控制器的控制流程图。图3为本实施例中音圈电机沿俯视图A-A'的剖面结构。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步 的详细描述。如图1所示为本实施例中提供的曝光分系统的快门装置的俯视图。本实施例中的 快门装置包括两片快门叶片Ia和lb、对应的隔热片2a和2b、音圈电机3a和3b、位置传感 器4a和4b以及快门控制器5。音圈电机3a和3b、位置传感器4a和4b和快门控制器5均 位于支架之上。如图2所示，快门控制器与音圈电机、位置传感器形成闭环控制回路。快门 叶片用于遮挡曝光光线，对称分布在曝光光路的两侧，需要补充说明的是，本实施例的快门 叶片还可以是一片或者是三片以上，包括五片、七片和十片，只要快门叶片的排列结果依然 能够起到阻挡曝光光源，正常实现曝光，便可以达到本发明所要实现的效果，位置传感器的数目与快门叶片的数量对应变化。快门控制器5控制快门叶片Ia和Ib的开闭；位置传感 器如和仙，分别控制快门叶片Ia和lb，提供快门叶片Ia和Ib的移动位置信息给所述快门 控制器5 ；音圈电机3a和北由快门控制器5控制运动；音圈电机3a和北分别驱动快门叶 片Ia和Ib运动，从而形成快门叶片Ia和Ib的开闭动作。支架6提供音圈电机3a和3b、 位置传感器如和4b和控制传感器5机械支撑。本实施例中，图3所示为音圈电机3a沿俯视图A_A'所得到剖视结构，该音圈电机 3a包括永磁铁31，线圈32与铁芯33，工作时通过控制施加在线圈32中的电流来控制铁芯 33的运动方向与速度，从而达到控制快门叶片Ia和Ib开闭的目的，这里的音圈电机并不局 限于图3所示的动圈型结构，也可以设计成动磁型结构。所用的快门叶片Ia和Ib是厚度 为0. 5mm、lmm或者2mm的金属铜，并且其表面镀有由铬和银的任何一种或者它们的合金组 成的高反光金属涂层，在快门叶片Ia和Ib闭合时，这个涂层可以反射大部分曝光光源的入 射光，达到吸热小的目的，有利于快门叶片的正常工作。此外，快门叶片Ia和音圈电机3a、 快门叶片Ib和音圈电机北之间通过由陶瓷材料制成的隔热片连接在一起，这一设计可以 减少音圈电机与快门叶片之间的热传递，减少音圈电机对快门叶片工作温度的影响。本实施例中的快门装置还包括电风扇冷却系统7，安置在快门叶片的正上方，从上 向下送风，降低快门叶片的温度；音圈电机3底部有压缩空气通孔，可以供压缩空气管道相 连接，通过压缩空气管道送入压缩空气，带走音圈电机线圈的多余热量，从而达到所述音圈 电机线圈散热的目的。如图2所示，快门控制器5包括控制电路51与驱动电路52两部分，控制电路51 用于控制快门运动算法的实现，驱动电路52为音圈电机3和所置传感器4提供足够的电 流支持。快门控制器5还提供用户操作的控制输入端口，通过所述输入端口输入的高电平 (“1”)或低电平(“0”)执行快门叶片的打开或关闭动作。快门控制器在驱动音圈电机的 过程中采集位置传感器的反馈信号，直到快门叶片达到指定位置。在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应 当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。
权利要求
1.一种用于光刻机曝光分系统的快门装置，包括 至少一片快门叶片；快门控制器，控制所述快门叶片的开闭；位置传感器，耦接于所述快门控制器与所述快门叶片，并提供所述快门叶片的移动位 置信息给所述快门控制器；支架，位于所述快门控制器和所述位置传感器的下方，为所述快门控制器和所述位置 传感器提供支撑；其特征在于，还包括，音圈电机，位于所述支架上，耦接于所述快门控制器，由所述快门控制器控制运动；所 述音圈电机驱动所述快门叶片运动，从而形成所述快门叶片的开闭动作。
2.根据权利要求1所述的快门装置，其特征在于，所述快门叶片的厚度为0.5mm至2mm 。
3.根据权利要求1或2所述的快门装置，其特征在于，所述快门叶片的为金属材质。
4.根据权利要求3所述的快门装置，其特征在于，所述快门叶片的材料为金属铜。
5.根据权利要求1或2所述的快门装置，其特征在于，所述快门叶片可承受的最高工作 温度为300摄氏度。
6.根据权利要求1、2或4所述的快门装置，其特征在于，所述快门叶片的表面镀有高反光金属涂层。
7.根据权利要求6所述的快门装置，其特征在于，所述的高反光金属涂层为紫外线反 射材料。
8.根据权利要求6所述的快门装置，其特征在于，所述的高反光金属涂层为铬、银或者 铬银合金中的任何一种。
9.根据权利要求1所述的快门装置，其特征在于，所述快门叶片和所述音圈电机之间 通过隔热片连接在一起。
10.根据权利要求9所述的快门装置，其特征在于，所述隔热片为陶瓷材料。
11.根据权利要求1所述的快门装置，其特征在于，所述快门控制器包括控制电路与驱 动电路两部分，所述控制电路接收所述移动位置信息，并对所述移动位置信息实现快门运 动算法，产生快门控制信号，所述驱动电路耦接于所述控制电路，接收所述快门控制信号， 驱动所述音圈电机。
12.根据权利要求1所述的快门装置，其特征在于，还包括冷却系统，位于所述快门叶 片上方，用于降低所述快门叶片与所述音圈电机线圈的温度。
13.根据权利要求12所述的快门装置，其特征在于，所述冷却系统为风冷却系统。
14.根据权利要求13所述的快门装置，其特征在于，所述音圈电机底部有压缩空气通 孔，供所述风冷却系统运行的空气通过。
15.根据权利要求1或11所述的快门装置，其特征在于，所述快门控制器还存在用户操 作的控制输入端口，通过所述输入端口输入的高电平执行快门叶片的打开动作，通过所述 输入端口输入的低电平控制快门叶片关闭动作。
全文摘要
本发明要解决的技术问题是提供一种应用于光刻机曝光分系统的快门装置，包括至少一片快门叶片；快门控制器，控制快门叶片的开闭；位置传感器，耦接于快门控制器与快门叶片，并提供快门叶片的移动位置信息给快门控制器；支架，位于快门控制器和位置传感器的下方，为音圈电机和所述位置传感器提供支撑；音圈电机由所述快门控制器控制运动；还包括音圈电机，位于支架上，耦接于快门控制器，由快门控制器控制运动；音圈电机驱动所述快门叶片运动，从而形成快门叶片的开闭动作。快门叶片的厚度为0.5mm至2mm。本发明的快门装置适用于大剂量曝光装置，可以同时实现薄胶和厚胶工艺，并且在保证快门速度的前提下增加高温环境下快门的使用寿命。
文档编号G03F7/20GK102087476SQ200910200090
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月8日 优先权日2009年12月8日
发明者孙智超, 罗闻 申请人:上海微电子装备有限公司