光刻机及其掩膜安装板的调平结构和调平方法与流程

1.本发明涉及光刻机技术领域，特别涉及一种光刻机及其掩膜安装板的调平结构和调平方法。


背景技术：

2.光刻是半导体制造过程中一道非常重要的工序，它是将一系列掩模板上的芯片图形通过曝光依次转移到硅片相应层上的工艺过程，被认为是大规模集成电路制造中的核心步骤。半导体制造中一系列复杂而耗时的光刻工艺主要由相应的光刻机来完成。
3.现有的光刻机包括掩膜安装板以及用于承载晶圆的晶圆支撑板，为了提高加工精度，一般要求掩模板与晶圆平行，故如何保证掩模板与晶圆平行成了本领域急需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种光刻机及其掩膜安装板的调平结构和调平方法，主要所要解决的技术问题是：如何保证掩模板与晶圆支撑板上的晶圆平行。
5.为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：一方面，本发明的实施例提供一种光刻机掩膜安装板的调平方法，掩膜安装板用于安装掩膜板，掩膜板周向上分布有四个基准区域a、b、c和d，掩膜安装板周向上分布有三个调节区域m1、m2和m3，其中，调节区域m1位于两个基准区域a和b之间，调节区域m2与基准区域d对应，调节区域m3与基准区域c对应；所述调平方法包括以下步骤：步骤s1：分别测量四个基准区域a、b、c和d各自与晶圆支撑板之间的距离la、lb、lc和ld；步骤s2：以la、lb、lc和ld中的最大值或最小值作为基准距离，对三个调节区域m1、m2和m3的位置分别进行调节，使la、lb、lc和ld与所述基准距离一致。
6.可选的，四个基准区域a、b、c和d为矩形的四个顶点；和/或，三个调节区域m1、m2和m3为等边三角形的三个顶点。
7.可选的，在步骤s2中，仅对三个调节区域m1、m2和m3中两个的位置分别进行调节，其中：若la或lb为la、lb、lc和ld四个中的最大值lmax或lmin，则仅调节调节区域m2和m3的位置；若lc为la、lb、lc和ld四个中的最大值lmax或lmin，则仅调节调节区域m1和m2的位置；若ld为la、lb、lc和ld四个中的最大值lmax或lmin，则仅调节调节区域m1和m3的位置。
8.可选的，若la或lb为la、lb、lc和ld四个中的最大值lmax，则调节区域m2的上升高度为lmax
‑
ld，调节区域m3的上升高度为lmax
‑
lc；若la或lb为la、lb、lc和ld四个中的最小
值lmin，则调节区域m2的下降高度为ld
‑
lmin，调节区域m3的下降高度为lc
‑
lmin；若lc为la、lb、lc和ld四个中的最大值lmax，则调节区域m1的上升高度为（（lmax
‑
la） （lmax
‑
lb））/2，调节区域m2的上升高度为lmax
‑
ld；若lc为la、lb、lc和ld四个中的最小值lmin，则调节区域m1的下降高度为（（la
‑
lmin） （lb
‑
lmin））/2，调节区域m2的下降高度为ld
‑
lmin；若ld为la、lb、lc和ld四个中的最大值lmax，则调节区域m1的上升高度为（（lmax
‑
la） （lmax
‑
lb））/2，调节区域m3的上升高度为lmax
‑
lc；若ld为la、lb、lc和ld四个中的最小值lmin，则调节区域m1的下降高度为（（la
‑
lmin） （lb
‑
lmin））/2，调节区域m3的下降高度为lc
‑
lmin。
9.另一方面，本发明的实施例还提供一种光刻机掩膜安装板的调平结构，其包括用于安装掩膜安装板的模板、用于承载晶圆的晶圆支撑板、传感器、控制器和驱动机构；所述掩膜安装板为浮动板；所述传感器的数量为四个、且与掩膜板周向上分布的四个基准区域a、b、c和d一一对应，各传感器用于分别测量掩膜板上相应基准区域与晶圆支撑板之间的距离la、lb、lc和ld；所述驱动机构的数量为三个、且与掩膜安装板周向上分布的三个调节区域m1、m2和m3一一对应，其中，调节区域m1位于两个基准区域a和b之间，调节区域m2与基准区域d对应，调节区域m3与基准区域c对应；所述控制器用于以la、lb、lc和ld中的最大值或最小值作为基准距离，对各驱动机构进行控制，使各驱动机构分别驱动相应的调节区域升降，使la、lb、lc和ld与所述基准距离一致。
10.可选的，所述的光刻机掩膜安装板的调平结构还包括限位结构，所述限位结构用于对掩膜安装板的浮动高度进行限位。
11.可选的，所述限位结构包括螺栓和用于旋拧在螺栓上的螺母；所述掩膜安装板上设有过孔，螺栓的螺杆用于依次穿过模板和掩膜安装板的过孔，且使模板和掩膜安装板位于螺栓的头部与螺母之间；其中，所述过孔的孔径大于螺杆的外径，所述限位结构通过螺栓的头部或螺母对掩膜安装板进行止挡，以对其浮动高度进行限位。
12.可选的，所述的光刻机掩膜安装板的调平结构还包括弹性件，所述弹性件用于提供掩模板上各调节区域相对晶圆支撑板相对下降的力；各所述驱动机构用于分别驱动相应的调节区域上升。
13.可选的，当所述光刻机掩膜安装板的调平结构包括螺栓和用于旋拧在螺栓上的螺母时，所述弹性件用于套设在螺栓的螺杆上、且位于掩膜安装板的背离模板的一侧。
14.另一方面，本发明的实施例还提供一种光刻机，其可以包括上述任一种所述的调平结构。
15.借由上述技术方案，本发明光刻机及其掩膜安装板的调平结构和调平方法至少具有以下有益效果：1、由于三点即可确定一个平面，通过对三个调节区域m1、m2和m3的位置分别进行调节，可以使掩模板上的四个基准区域与晶圆支撑板的距离保持一致，从而使掩模板与晶圆支撑板上的晶圆能够保持平行；
2、相对于现有技术中采用四个驱动机构分别对掩膜安装板的四个边角进行调节，本发明的方案中只需要采用三个驱动机构即可实现调平的目的，如此至少节省了一个驱动机构，从而具有降低成本的优点；3、在调平时，可以仅对三个调节区域m1、m2和m3中两个的位置分别进行调节，使la、lb、lc和ld与基准距离一致。相对于对三个调节区域m1、m2和m3的位置均进行调节的方式，仅调节其中两个的方式可以节省调节步骤，提高调节效率。
16.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
17.图1是本发明的一实施例提供的一种光刻机掩膜安装板的调平方法的流程图；图2是本发明的一实施例提供的一种对掩模板进行调平的示意简图；图3是本发明的一实施例提供的一种光刻机掩膜安装板的调平结构的结构示意图；图4是体现掩膜安装板背面结构的结构示意图；图5是体现晶圆支撑板正面结构的结构示意图；图6是掩膜安装板与模板的分解示意图；图7是驱动机构的结构示意图。
18.附图标记：1、模板；2、晶圆支撑板；3、掩膜安装板；4、驱动机构；5、弹性件；6、限位结构；7、传感器；8、掩膜板；9、晶圆；11、安装孔；12、支撑台；32、过孔；41、丝杆电机；42、输出轴；43、推杆；44、限位杆；45、第一止挡件；46、第二止挡件；61、螺栓；62、螺母。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
21.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
22.本发明的一个实施例提出的一种光刻机掩膜安装板的调平方法，其中，掩膜安装板3用于安装掩膜板8，比如掩膜板8可以吸附固定在掩膜安装板3上。如图4所示，掩膜板8周向上分布有四个基准区域a、b、c和d，掩膜安装板3周向上分布有三个调节区域m1、m2和m3。
调节区域m1位于两个基准区域a和b之间，调节区域m2与基准区域d对应，调节区域m3与基准区域c对应。在一个具体的应用示例中，四个基准区域a、b、c和d可以为矩形的四个顶点。三个调节区域m1、m2和m3可以为等边三角形的三个顶点。调节区域m1可以位于基准区域a和b两者连线的中心线上，调节区域m2可以靠近基准区域d设置，调节区域m3可以靠近基准区域c设置。
23.如图1所示，上述的调平方法包括以下步骤：步骤s1：如图2所示，分别测量四个基准区域a、b、c和d各自与晶圆支撑板2之间的距离la、lb、lc和ld。具体来说，基准区域a与晶圆支撑板2之间的距离为la，基准区域b与晶圆支撑板2之间的距离为lb，基准区域c与晶圆支撑板2之间的距离为lc，基准区域d与晶圆支撑板2之间的距离为ld。
24.步骤s2：以la、lb、lc和ld中的最大值或最小值作为基准距离，对三个调节区域m1、m2和m3的位置分别进行调节，使la、lb、lc和ld与基准距离一致。
25.其中，由于三点即可确定一个平面，通过对三个调节区域m1、m2和m3的位置分别进行调节，可以使掩模板8上的四个基准区域与晶圆支撑板2的距离保持一致，从而使掩模板8与晶圆支撑板2上的晶圆9能够保持平行。
26.优选的，在步骤s2中，可以仅对三个调节区域m1、m2和m3中两个的位置分别进行调节，使la、lb、lc和ld与基准距离一致。相对于对三个调节区域m1、m2和m3的位置均进行调节的方式，仅调节其中两个的方式可以节省调节步骤，提高调节效率。具体来说，若la或lb为la、lb、lc和ld四个中的最大值lmax或lmin，则仅调节调节区域m2和m3的位置。若lc为la、lb、lc和ld四个中的最大值lmax或lmin，则仅调节调节区域m1和m2的位置。若ld为la、lb、lc和ld四个中的最大值lmax或lmin，则仅调节调节区域m1和m3的位置。
27.在上述示例中，参照附图2，若la或lb为la、lb、lc和ld四个中的最大值lmax，则调节区域m2的上升高度为lmax
‑
ld，调节区域m3的上升高度为lmax
‑
lc；若la或lb为la、lb、lc和ld四个中的最小值lmin，则调节区域m2的下降高度为ld
‑
lmin，调节区域m3的下降高度为lc
‑
lmin。
28.若lc为la、lb、lc和ld四个中的最大值lmax，则调节区域m1的上升高度为（（lmax
‑
la） （lmax
‑
lb））/2，调节区域m2的上升高度为lmax
‑
ld；若lc为la、lb、lc和ld四个中的最小值lmin，则调节区域m1的下降高度为（（la
‑
lmin） （lb
‑
lmin））/2，调节区域m2的下降高度为ld
‑
lmin。
29.若ld为la、lb、lc和ld四个中的最大值lmax，则调节区域m1的上升高度为（（lmax
‑
la） （lmax
‑
lb））/2，调节区域m3的上升高度为lmax
‑
lc；若ld为la、lb、lc和ld四个中的最小值lmin，则调节区域m1的下降高度为（（la
‑
lmin） （lb
‑
lmin））/2，调节区域m3的下降高度为lc
‑
lmin。
30.如图3所示，本发明的一个实施例还提出一种光刻机掩膜安装板的调平结构，其包括用于安装掩膜安装板3的模板1、用于承载晶圆9的晶圆支撑板2、传感器7、控制器和驱动机构4。
31.其中，如图4所示，掩膜安装板3周向上分布有三个调节区域m1、m2和m3，掩膜安装板3为浮动板，掩膜安装板3可浮动地安装在模板1上，以方便通过三个调节区域m1、m2和m3对掩膜安装板3的位置进行调节。
32.如图5所示，前述传感器7的数量为四个、且与掩膜板8周向上分布的四个基准区域a、b、c和d一一对应，各传感器7用于分别测量掩膜板8上相应基准区域与晶圆支撑板2之间的距离la、lb、lc和ld。其中，传感器7可以为距离传感器等。传感器7可以安装在晶圆支撑板2上。
33.前述驱动机构4的数量为三个、且与掩膜安装板3周向上分布的三个调节区域m1、m2和m3一一对应。其中，调节区域m1位于两个基准区域a和b之间，调节区域m2与基准区域d对应，调节区域m3与基准区域c对应。
34.控制器用于以la、lb、lc和ld中的最大值或最小值作为基准距离，对各驱动机构4进行控制，使各驱动机构4分别驱动相应的调节区域升降，使la、lb、lc和ld与基准距离一致。其中，控制器可以为处理器或plc等。
35.在上述示例中，控制器可以根据四个传感器7所采集的数据，对三个驱动机构4进行控制，使掩模板8上的四个基准区域与晶圆支撑板2的距离保持一致，从而使掩模板8与晶圆支撑板2上的晶圆9能够保持平行。
36.如图3所示，本发明的调平结构还可以包括限位结构6，限位结构6用于对掩膜安装板3的浮动高度进行限位，以使掩膜安装板3在设定的范围内浮动，减少无意义的浮动，提高浮动效率。其中，限位结构6的数量可以与掩膜安装板3的边角的数量相等，且一一对应，各限位结构6用于对相应掩膜安装板3的边角的浮动高度进行限位。在一个具体的应用示例中，掩膜安装板3为方形，其具有四个边角，限位结构6的数量与为四个、且与掩膜安装板3的四个边角一一对应。在本示例中，通过将各限位结构6设置在掩膜安装板3的边角处，可以避免限位结构6对掩膜安装板3中央的曝光光线造成干扰。
37.如图6所示，前述的限位结构6可以包括螺栓61和用于旋拧在螺栓61上的螺母62。掩膜安装板3上设有过孔32，螺栓61的螺杆用于依次穿过模板1和掩膜安装板3的过孔32，且使模板1和掩膜安装板3位于螺栓61的头部与螺母62之间。其中，过孔32的孔径大于螺杆的外径，螺杆可以对掩膜安装板3向侧面的浮动进行限位，比如可以对掩膜安装板3在前、后、左、右等方向上的浮动进行限位。另外，限位结构6还通过螺栓61的头部或螺母62对掩膜安装板3进行止挡，以对其浮动高度进行限位。
38.如图6所示，前述的模板1上还设有用于容纳掩膜安装板3的安装孔11，安装孔11的内部具有用于对掩膜安装板3提供支撑的支撑台12；螺栓61用于穿过支撑台12，以通过支撑台12与模板1连接。在本示例中，通过设置的安装孔11，可以将掩膜安装板3安装在模板1内部，以使两者的组装结构更加紧凑。
39.其中，如图6所示，螺栓61的螺杆优选的用于从下侧穿过支撑台12和掩膜安装板3，以使螺母62位于掩膜安装板3的上侧，以方便作业人员从上侧旋拧螺母62。
40.如图3所示，本发明的调平结构还可以包括弹性件5，弹性件5可以为弹簧或柔性塑胶等。弹性件5用于提供掩模板8上各调节区域相对晶圆支撑板2下降的力。各驱动机构4用于分别驱动相应的调节区域上升。在本示例中，弹性件5与各驱动机构4相互配合，可以实现对各调节区域的升降进行控制的目的。
41.如图7所示，前述的驱动机构4可以包括丝杆电机41，丝杆电机41通过其输出端驱动相应的调节区域上升。其中，驱动机构4与掩模板8不连接，丝杆电机41的输出端上升时推动掩模板8的相应调节区域上升，当丝杆电机41的输出端下降时，掩模板8的相应区域在弹
性件5的推动作用下下降。在一个具体的应用示例中，丝杆电机41的输出轴42上可以卡固有推杆43，以通过推杆43推动掩模板8的相应调节区域上升。丝杆电机41的输出轴42上还可以设有限位杆44，比如限位杆42套固在输出轴42上。限位杆44用于随电机的输出轴42一起升降。晶圆支撑板2上还安装有第一止挡件45和第二止挡件46。其中，限位杆44用于随丝杆电机41的输出轴42上升至上极限位置时与第一止挡件45相抵，且用于随丝杆电机41的输出轴42下降至下极限位置时与第二止挡件46相抵。在本示例中，通过设置的第一止挡件45和第二止挡件46，可以防止丝杆电机41的输出轴42过度伸缩。
42.这里需要说明的是：如图6所示，当限位结构6包括螺栓61和用于旋拧在螺栓61上的螺母62时，弹性件5的数量与限位结构6的数量相等、且一一对应。弹性件5用于套设在螺栓61的螺杆上、且位于掩膜安装板3的背离上模板1的一侧。当螺杆从下侧穿过掩膜安装板3使螺母62位于掩膜安装板3的上侧时，弹性件5可以位于掩膜安装板3与螺母62之间。在本示例中，当作业人员旋拧螺母62时，可以对弹性件5施加到掩膜安装板3的力度进行调节，以适应现场的工作环境。
43.为了减小掩膜安装板3的磨损，前述掩膜安装板3的各调节区域可以均安装有耐磨板，耐磨板可相对掩膜安装板3拆卸，比如通过螺丝可拆卸连接等。前述的各驱动机构4通过抵推耐磨板带动掩膜安装板3的相应调节区域上升。
44.本发明的实施例还提供一种光刻机，其可以包括上述任一示例中的掩膜安装板的调平结构。在本示例中，由于光刻机采用上述调平结构的缘故，控制器可以根据四个传感器7所采集的数据，对三个驱动机构4进行控制，使掩模板8上的四个基准区域与晶圆支撑板2的距离保持一致，从而使掩模板8与晶圆支撑板2上的晶圆9能够保持平行。
45.下面介绍一下本发明的工作原理和优选实施例。
46.本发明在于设计一种光刻机及其掩膜安装板的调平结构和调平方法，其中，光刻机掩膜安装板的调平方法可以采用以下步骤实现：步骤s1：分别测量四个基准区域a、b、c和d各自与晶圆支撑板2之间的距离la、lb、lc和ld；步骤s2：以la、lb、lc和ld中的最大值或最小值作为基准距离，仅对三个调节区域m1、m2和m3中两个的位置分别进行调节，使la、lb、lc和ld与所述基准距离一致。其中，若la或lb为la、lb、lc和ld四个中的最大值lmax或lmin，则仅调节调节区域m2和m3的位置；若lc为la、lb、lc和ld四个中的最大值lmax或lmin，则仅调节调节区域m1和m2的位置；若ld为la、lb、lc和ld四个中的最大值lmax或lmin，则仅调节调节区域m1和m3的位置。
47.上述的掩膜安装板3采用浮动式设计，掩膜板8用于吸附固定在掩膜安装板3上，使掩膜板8可随掩膜安装板3一起浮动。其中，模板1上设有安装孔11，安装孔11内具有支撑台12，掩膜安装板3用于放置在安装孔11内，支撑台12对掩膜安装板3提供支撑。光刻机掩膜安装板的调平结构还包括限位结构6，限位结构6的数量与掩膜安装板3的四个角一一对应。限位结构6包括螺栓61和用于旋拧在螺栓61上的螺母62，掩膜安装板3上设有过孔32，螺栓61的螺杆用于从下侧穿过支撑台12和掩膜安装板3的过孔32，以使螺母62位于掩膜安装板3的上侧。过孔32的孔径大于螺杆的外径。螺栓61的螺杆上还套设有弹性件5，比如弹簧等。弹性件5位于掩膜安装板3与螺母62之间，旋拧螺母62时可以对弹性件5施加到掩膜安装板3的力度进行调节。
48.光刻机掩膜安装板的调平结构还包括三个丝杆电机41，各丝杆电机41安装在晶圆
支撑板2上，各丝杆电机41通过推杆43推动掩膜安装板3上的相应调节区域上升。当丝杆电机41的推杆43回缩时，弹性件5释放弹力，弹性件5推动掩膜安装板3的相应调节区域下降，如此通过丝杆电机41与弹性件5的配合可以实现对掩膜安装板3上各调节区域的升降调节。
49.这里需要说明的是：在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。
50.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。