专利名称：掩模版定位机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种掩模版定位机构，特別涉及一种光刻技术中的掩模版定位 机构。
背景技术：
近代半导体科技发展迅速，其中光学光刻技术扮演了重要的角色。光学光 刻技术在半导体的应用上，是将设计好的线路制作成具有特定形状可透光的掩 模，利用曝光原理，使光源通过掩模投影至硅晶片上，可曝光显示特定的图案。
光刻设备已经能够在晶片上形成越来越小的图形，而在光刻设备中，掩模 版定位机构则是对光刻过程中掩模版操作的重要装置。在超大规模集成电路光 学光刻中，决定微细图形最细线宽的主要因素是光刻设备的光刻工作分辨力， 而掩模版和硅片的同步扫描运动是影响光刻分辨力的关键因素之一。随着大规 模集成电路器件集成度的提高，光刻机工作分辨力和产率要求愈来愈高，即要 求光刻机承版台和承片台的同步运动精度和步进扫描速度也愈来愈高。掩模版 或硅片有任何微小位移，都会直接影响光刻机的特征线宽和套刻精度。
现有的设备在对掩模版进行机械、光学预对准后，采用真空吸附的方式将 其定位在承版台上，随之进行掩模版、硅片和物镜三者的精对准。但在承版台 工作过程中，应避免掩模版任何微小位置的偏移，以及可能产生的因真空意外 丢失而导致掩模版飞出的情况。
现有方案针对意外情况，在掩模版四周设计有緩沖条进行保护，但緩冲条 与掩模版边角仍有一定距离，只能防止意外情况下掩模版的大幅偏移或飞出， 不能保证其仍处于正确的位置，这时需要更换掩模版或对其进行重新预对准定 位。
有鉴于此，如何提供一种掩模版定位机构，来减少上述弊端已成为业界亟 待解决的技术问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种掩模版定位机构，能够牢固、可靠 的将掩模版定位，能够防止微小位移。
本发明所解决的技术问题在于提供一种掩模版定位机构，即使发生例如真 空意外丢失的情况，也不需要对掩模版进行重新定位。
本发明所解决的技术问题在于提供一种掩模版定位机构，能够对掩模版进 行有效保护，防止产生损伤或其他影响。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种掩模版定位机构，其包括基座、 驱动模块及摆臂，其中所述驱动模块驱动所述摆臂在一定角度内进行摆动，使
得所述摆臂前端能够顶靠在所述掩模版的边缘；将多个所述掩模版定位机构设 置在掩模版周边并联合运动，以夹持所述掩模版并限制其X、 Y、 RZ向的自由 度。
所述驱动模块包括驱动定位单元和锁定緩冲单元；所述驱动定位单元包括 动力机构、复位机构及滑动副，其中动力机构固定于所述基座上，以推动所述 摆臂；所述复位机构固定于基座与摆臂之间，对所述摆臂起弹性复位作用，例 如所述复位机构可以选用拉簧；所述滑动副包括设置在所述基座上的导轨和能 够在该导轨上滑移的滑块；所述锁定緩冲单元与所述滑块关联，能够与所述滑 块锁定及对滑块的运动起到缓冲作用。
所述动力机构含一气缸，且具有活塞推杆，所迷活塞推杆前端部与所述摆 臂中部的对应位置接触。所述气缸通过气缸安装金属件固定在所述基座上；所 述气缸具有通入该气缸内部的压缩空气气管，且所述活塞推杆端部具有緩冲套。
所述滑动副还包括主体部分被固定在所述滑块异形侧面，巻曲的端部与所 述摆臂侧面接触的弹片；以及设置在所述导轨两端的限位挡块，其中所述限位 挡块端部具有緩冲橡胶块。
所述锁定緩冲单元具有磁铁架、磁铁、铁块、真空气缸、真空气缸支架及 通入所述真空气缸内部的真空气管，其中所述磁铁架固定在所述基座上，所述 磁铁固定在所述磁铁架上；所述铁块固定在真空气缸前端；所述真空气缸支架 固定在所述基座上，而所述真空气缸定位在所述真空气缸支架下方，所述真空 气缸能够在所述真空气缸支架的导向下作微幅水平移动。所述基座上具有安装孔，所述摆臂前端呈"L"型或钩状。 此外，还可采用四个所述掩模版定位机构分别设置在所述掩模版四个角的 边缘附近。
本发明的掩模版定位机构，是通过所述驱动模块驱动所述摆臂，使得摆臂前 端能够顶靠在所述掩模板的边缘，而将多个所述掩模板定位机构设置在掩模板 周边并联合运动，从而夹持所述掩模板并限制其X/Y/RZ向的自由度。能够防止 其有任何微小位移，同时避免在真空意外丢失情况下掩模版飞出；如果发生意 外，也不需要更换掩模版或对其进行重复预对准。其中，所述驱动模块具有锁 定緩冲单元，从而能够实现驱动一锁定一緩沖一复位的功能，最大限度的保护 掩模版，不会对其产生任何损伤或影响。
图1为本发明的掩模版定位机构的结构示意图。
图2为本发明掩模版定位机构的原理图。
图3为本发明掩模板定位机构的锁定緩冲单元的具体结构图。
图4为本发明掩模版定位机构的工作位置与分布。
具体实施例方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说 明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明也可通过其他 不同的具体实例加以实施或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与 应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
本发明中所述掩模版定位机构，可以应用在光刻设备中，对掩模版进行定位 操作。
图1为本发明的掩模版定位机构的结构示意图，如图所示，所述掩模版定位 机构包括驱动模块及摆臂101，其中驱动模块包括基座118、拉簧108、气缸 110、滑动副及锁定緩沖单元，其中，所述滑动副包括设置在所述基座118上的 导轨104和能够在该导轨104上滑移的滑块105;所述摆臂101前端通过一固定 机构102a定位在所述基座118上，所述摆臂101能够以所述固定机构102a为旋转中心作旋转运动；所述摆臂101后端通过连接机构102b连接在所述滑块105 上，所述滑块105可以通过连接机构102b在所述摆臂101后端的梯形槽的导引 下左右运动；所述拉簧108 —端固定在所述基座118上，另一端固定在所述摆 臂101中部，对所述摆臂101起弹性复位作用。
在本实施例中，所述固定机构102a和连接机构102b都是开槽盘头螺钉；所 述气缸110固定在所述基座118上，气缸110内部具有活塞推杆111,其中活塞 推杆111端部能够与所述摆臂101上固定机构102与摆臂101中部的对应位置 接触，以推动所述摆臂101;所述锁定緩冲单元与所述滑块105关联，能够与所 述滑块105锁定及对滑块105的运动起到緩沖作用。簧片103的主体部分被固 定在滑块105异形侧面，巻曲的端部与摆臂101侧面接触。滑块105和导轨104 组成滑动副，所述滑动副还包括左边的限位挡块106a和右边的限位挡块106b， 其中限位挡块106b侧面粘贴有緩冲橡胶块107。固定在基座118上的气缸安装 金属件109上安装有气缸110，活塞推杆111 一部分露出气缸110,其端部用緩 冲套112包覆，与摆臂101中部下侧接触。所述锁定缓沖单元具有磁铁架113、 磁铁114、铁块115、真空气缸116、真空气缸支架117、及通入所述真空气缸 116内部的真空气管121，其中所述磁铁架113固定在所述基座118上，所述磁 铁114固定在所述i兹4失架113上；所述铁块115固定在真空气缸116前端；所述 真空气缸支架117固定在所述基座118上，而所述真空气缸116定位在所述真空 气缸支架117下方，所述真空气缸能够在真空气缸支架117的导向下作」微幅水 平移动。所述基座上具有安装孔119，用于将掩模版定位机构固定于其他工件上。 压缩空气气管120用于向气缸109中通入压缩空气，真空气管121用于连接真 空气缸116和外部真空泵。
如图2为本发明的掩模版定位机构的原理图。当整个掩模版定位机构工作 时，气缸208驱动活塞推杆209推动摆臂201,摆臂201以固定螺钉202a处为 旋转中心，摆臂201顺时针运动，待作用对象213放置于正确位置后，顶住作 用对象213。摆臂末端211通过连接螺钉202b与滑块204连接，滑块204带动 摆臂末端212在轴承导轨205上滑动，到达最终位置后由锁定緩冲器单元206 锁定。弹簧207—端固定在固定螺钉203上， 一端连接于摆臂中部211。当整个 掩模版定位机构停止工作时，气缸208使活塞推杆209缩回，摆臂201在弹簧207作用下，沿固定螺钉202a逆时针旋转，待作用对象213被取走后，摆臂前 端210回复到初始位置。由于锁定緩沖单元206的緩冲作用，滑块204的回复 运动较慢，从而摆臂前端210运动较慢，整个回复过程在緩沖中进行，不会对 作用对象213造成任何影响。图2中气缸208和活塞推杆209的组合驱动形式 也可以替换成波紋管和直线导向等其他类似装置组合驱动，主要作用是驱动摆 臂201。
如图3为本发明掩模板定位机构的锁定緩沖单元的具体结构图。非工作状态 下，磁铁114和铁块115吸合在一起，真空气缸116和真空气缸支架117间形成 间隙306。当摆臂101顶住掩模版后，真空口 301中通入真空，真空从真空口 303中输出，由于真空气缸305侧面与滑块105接触，故在真空气缸305侧面和 滑块105之间形成负压区302,滑块105被锁定在既定位置，这就是锁定緩冲单 元的锁定作用。当取放版机械手将要取走掩模版时，如上述情况，活塞杆111 缩回，摆臂101在拉簧108作用下有逆时针旋转的趋向，摆臂101尾部亦有向 右滑动的趋向。在逆时针力矩的作用下，真空气缸116左端的铁块115和磁铁 114脱离，真空气缸116向右运动导致间隙306距离的消失，此时摆臂101前端 有微小位移，该位移过程配合取放版机械手取走掩模版的过程，对掩模版不会 有碰撞损伤，起到了緩冲作用。待取放版机械手将掩模版抓离掩模版吸附装置 时，真空气源停止对真空口 301提供真空，此时负压区302消失，锁定緩冲单 元对滑块105的锁定作用不复存在，摆臂101快速回复到原位。
图4为本发明掩才莫版定位机构的工作位置与分布。完成预对准后，取放版机 械手将掩模版403放置到正确位置后由掩模版真空吸附条402吸附的同时，呈 四角分布的掩模版定位机构401开始工作，对掩模版403的水平定位进行限位 和保护，可以限制掩模版403在X/Y/RZ方向的自由度，防止其移位或偏转。在 非工作状态下，掩模版定位机构401摆臂101顶端在X向间距5(K200mm内， Y向间距140 200mm内。
综上所述，本发明的掩模版定位机构，包括驱动模块及摆臂，通过所述驱动 模块驱动所述摆臂在一定角度内摆动，使得摆臂前端能够顶靠在所述掩模版的 边缘，将多个所述掩模版定位机构设置在掩模版周边并联合运动，从而夹持所 述掩模版并限制其XA7RZ向的自由度。本发明的掩模版定位机构能够防止其有任何微小位移，同时避免在真空意外丢失情况下掩模版飞出；如果发生意外， 也不需要更换掩模版或对其进行重复预对准的再定位。其中所述驱动模块具有 锁定緩冲单元，从而能够实现驱动一锁定一緩冲一复位的功能，最大限度的保 护掩模版，不会对其产生任何损伤或影响
上述实施例仅为例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。 任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行 修饰与变化。因此,本发明的权利保护范围，应以权利要求书的范围为依据。
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权利要求
1、一种掩模版定位机构，其特征在于包括基座、驱动模块及摆臂，其中所述驱动模块驱动所述摆臂在一定角度内进行摆动，使得所述摆臂前端能够顶靠在所述掩模版的边缘；将多个所述掩模版定位机构设置在掩模版周边并联合运动，以夹持所述掩模版并限制其X、Y、RZ向的自由度。
2、 如权利要求l所述的掩模版定位机构，其特征在于，所述驱动模块包括 驱动定位单元和锁定緩冲单元；所述驱动定位单元包括动力机构、复位机构及 滑动副，其中动力机构固定于所述基座上，以推动所述摆臂；所述复位机构固 定于基座与摆臂之间，对所述摆臂起弹性复位作用；所述滑动副包括设置在所 述基座上的导轨和能够在该导轨上滑移的滑块；所述锁定緩冲单元与所述滑块 关联，能够与所述滑块锁定及对滑块的运动起到緩冲作用。
3、 如权利要求2所述的掩模版定位机构，其特征在于，所述动力机构含一 气釭，且具有活塞推杆，所述活塞推杆前端部与所迷摆臂中部的对应位置接触。
4、 如权利要求3所述的掩模版定位机构，其特征在于，所述气缸通过气缸 安装金属件固定在所述基座上。
5、 如权利要求3所述的掩模版定位机构，其特征在于，所述气缸具有通入 该气缸内部的压缩空气气管，且所述活塞推杆端部具有緩冲套。
6、 如权利要求2所述的掩模版定位机构，其特征在于，所述复位机构为一 拉簧。
7、 如权利要求2所述的掩模版定位机构，其特征在于，所述滑动副还包括 主体部分被固定在所述滑块异形侧面，巻曲的端部与所述摆臂侧面接触的弹片； 以及设置在所述导轨两端的限位挡块，其中所述限位挡块端部具有缓冲橡胶块。
8、 如权利要求2所述的掩^^版定位机构，其特征在于，所述锁定緩冲单元 具有磁铁架、磁铁、铁块、真空气缸、真空气缸支架及通入所述真空气缸内部 的真空气管，其中所述磁铁架固定在所述基座上，所述磁铁固定在所述磁铁架 上；所述铁块固定在真空气缸前端；所述真空气缸支架固定在所述基座上，而 所述真空气缸定位在所述真空气缸支架下方，所述真空气缸能够在所述真空气 缸支架的导向下作微幅水平移动。
9、 如权利要求l所述的掩模版定位机构，其特征在于，所述基座上具有安装孔。
10、 如权利要求l所述的掩模版定位机构，其特征在于，所述摆臂前端呈"L"型或钩状。
11、 如权利要求l所述的掩模版定位机构，其特征在于，四个所述掩模版定位机构分别设置在所述掩才莫版四个角的边缘附近。
全文摘要
本发明提供了一种掩模版定位保护机构，通过驱动模块驱动摆臂，使摆臂前端能够顶靠在掩模版的边缘，将多个掩模版定位机构设置在掩模版周边并联合运动，从而夹持所述掩模版并限制其X/Y/RZ向的自由度。该掩模版定位保护机构能够防止任何微小的位移，同时避免在真空意外丢失情况下掩模版飞出；如果发生意外，也不需要更换掩模版或对其进行重复预对准。其中，所述驱动模块具有锁定缓冲单元，从而能够实现驱动—锁定—缓冲—复位的功能，最大限度的保护掩模版，不会对其产生任何损伤或影响。
文档编号G03F7/20GK101493657SQ20091004683
公开日2009年7月29日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者洁 方, 郑椰琴, 齐宁宁, 齐芊枫 申请人:上海微电子装备有限公司;上海微高精密机械工程有限公司