专利名称：光刻机的自动调焦装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种光刻机的自动调焦装置，属于对现有光刻机自动调焦装置中的调平机构和调焦机构的进一步改进。
光刻机在工作时，由于被刻物体(如硅片)的不平度和楔度差异较大，以及在实际光刻中经多次高温，扩散和渗杂等造成的挠曲、变形，而投影光刻物镜的焦深仅几微米，这样被刻物体在曝光过程中，某些曝光面就会离焦，引起线条质量变差，并且还使多次曝光套刻精度下降。当离焦严重时，在被刻物体表面无法形成精细线条。因此现有光刻机的调焦系统，是由光探测信号处理系统、调平机构和调焦机构组成。调平机构中承片台固定在调平台上，调平台由三个支撑装置支撑，其中一个支撑装置与调平台固定连接，另二个活动支撑装置均由楔块和电机构成。调焦机构包括电机和凸轮(或簧片)。当被刻物体进入工件台时，光电探测信号处理系统获得并输出信号，控制电机驱动楔块移动，从而使调平台在方向移动，实现对被刻物体一次调平，这种调平机构的不足在于由于三个支撑点中的一个点是固定的，其固定点必须事先精确装调在投影光刻物镜的焦面附近，其它两个动支撑点是随着被刻物体的厚度差，以固定支撑点为基准一次调平，调平后的被刻物体表面不一定恰好在光刻物镜的焦面上，这样大大增加了调焦行程，带来光刻倍率误差，影响刻线质量和套线精度。在光刻机开始曝光工作时，当每一个曝光面有离焦量时，光电探测信号处理系统获得并输出离焦信号，控制电机驱动凸轮(或簧片)，带动物镜实现其调焦。这种调焦装置在使用过程中存在的不足是调焦精度底，仅±1μm，调焦响应频率低，影响刻线质量和套刻精度。
本发明的目的在于避免上述现有技术的不足而提供一种具有非接触的高调平、调焦精度的光刻机自动调焦系统。
本发明的目的可以通过以下措施来达到调平机构中，调平板用一板簧压紧，分别由螺纹付和步进电机组成的三个支撑装置，活动地支撑着调平板，调焦机构由压电陶瓷驱动器和弹性支座、零位调节装置构成。
图1是本发明调平机构的结构图图2是本发明的调焦机构的结构图图3是本发明原理框图本发明下面将结合附图(实施例)作进一步详述这是本发明应用于分步重复投影光刻机IOEIOIOG上的一个实施方案。如图1所示被刻物体1为4寸硅片，由真空吸附在工件台2上，工件台2固定在调平板3上，调平板3由一板簧4压紧，实现力封闭，使其不能随意运动或脱落。三个均由螺纹付5和步进电机6组成的支撑装置，其支撑点S1、S2、S3分布在φ95mm的直径上，活动地支撑着调平板3。螺杆7与步进电机6用销钉连接，其螺距为0.5mm，当步进电机6旋转时，支撑装置可作上下运动，其运动范围由步进电机6下面连接的导电环8控制。其调平工作过程是当硅片1进入工件台2时，工件台2带动调平板3快速运动，直到某一个支撑点正好与光电探测信号处理系统中的光电探测器对准作为探测点，由微处理机输出该点的调整信号，经单片机21控制步进电机6旋转，使调平板3的这点，运动至光电探测器接收的信号达到一设定值，即到达光刻机主物镜14的焦平面上为止。顺序使三个支撑点重复上述过程，即可使硅片在位于主物镜焦平面内调平。在调平过程中，每个探测点与支撑点是随机的，其调平精度优于1μm／10mm。为了消除步进电机升温对调平精度的影响，调平完成后，三个步进电机6自动切断电源。
如图2所示弹性支座中的支架11与滑座12之间是采用两对平行弹簧板4弹性连接，支架11上安装有光刻机主物镜14，固定有压板13，压板13压着固定在滑座12悬臂上的压电陶瓷驱动器9的顶端15。零位调节手轮10有一凸轮和簧片锁紧机构18，连接弹性支座的基座16和滑座12，基座16固定在光刻机主体17上。平衡弹簧19的一端与弹性支座的支架11连接，一端与光刻机掩模对准座20连接，对支架11有卸荷作用，并使弹性支座保持平衡。在光刻机工作之前，转动零位调节手轮10，通过凸轮使滑座12移动，将压电陶瓷驱动器9调至零位，然后用销紧手轮18将基座16与滑座12锁死。当光刻机开始工作，硅片1调平完成后，其调焦过程是光刻机在连续曝光过程中，硅片上每一曝光面上一旦发生离焦，如图3所示，光电探测信号处理系统就能逐场获得并由微处理机输出控制调整离焦的信号，经D／A变换22和高压放大器23后，实时驱动压电陶瓷驱动器9以最快的速度和最佳的步距变化(伸长或缩短)，由于压板13压着驱动器9的顶部15，所以驱动器9的变化量必将引起两对平行弹簧板4按平行四边形变形运动，致使支架11带动光刻机主物镜14移动，实现调焦，其调焦精度达±0.3μm。
经采用本发明的零位调节和自动调平、调焦机构，分步重复投影光刻机已光刻出1.25μm的实用线条，光刻出极限分辨率线条达0.8μm，是目前国内现有光刻机所不能达到的指标。
本发明并不限于上述的实施方案，可以根据本发明的原则和范围作不同的变化或修改。
本发明相比已有技术具有如下优点1、调焦精度提高了70％，调平精度可达1μm／10mm，有较高的调焦响应频率，满足微米级、亚微米级光刻的需要。
2、光刻线条质量好、精度高、刻划周期短，提高了工效和成品率。
3、调平机构对曝光光刻物体厚度差的适应能力显著增强。
4、结构简单、合理、性能稳定、可靠、抗干扰能力强，实现非接触调平。
权利要求1.一种包括光电探测信号处理系统以及调平机构和调焦机构的光刻机自动调焦装置，其特征在于调平机构中，调平板3由一压紧装置4固定，分别由螺纹付5和电机6组成的三个支撑装置，活动地支撑着调平板3，由压电陶瓷驱动器9和弹性支座以及零位调节装置10构成调焦机构。
2.如权利要求1所述光刻机自动调焦装置，其特征在于螺杆7与电机6连接每一个支撑装置的电机6的下端连有一控制其运动范围的导电环。
3.如权利要求1所述的光刻机自动调焦装置，其特征在于弹性支座中的支架11与滑座12之间弹性连接，支架11上固定有一压板13，安装有光刻机主物镜14，压电陶瓷驱动器9固定在滑座12的悬臂上，其顶端15顶着压板13。
4.如权利要求1或3所述的光刻机自动调焦装置，其特征在于零位调节装置10有一凸轮和锁紧机构18连接弹性支座的基座16和滑座12，基座16固定在光刻机主体17上。
5.如权利要求1或3所述的光刻机自动调焦装置，其特征在于支架11与滑座12之间采用至少2对平行弹簧板弹性连接。
6.如权利要求1或3所述的光刻机自动调焦装置，其特征在于平衡弹簧19的一端与弹性支座的支架11连接，一端与光刻机掩模对准座20连接。
专利摘要本实用新型是一种光刻机的自动调焦装置，属于对已有光刻机自动调焦装置中的调平机构，调焦机构的进一步改进。其特征在于调平机构中，调平板由一压紧装置固定，分别由螺纹副和电机组成的三个支撑装置，活动地支撑着调平板，由压电陶瓷驱动器和弹性支座以及零位调节装置构成调焦机构。本实用新型调焦精度提高70％，调平精度达1μm，对光刻物体厚度差的适应能力显著增强，抗干扰能力强，刻线质量好，刻划周期短，提高工效和成品率。
文档编号G03F7/207GK2073594SQ9021496
公开日1991年3月20日 申请日期1990年9月28日 优先权日1990年9月28日
发明者吴濯才, 刘业异, 谢传钵, 姚汉民, 林大键 申请人:中国科学院光电技术研究所