(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-07
(45)【発行日】2024-06-17
(54)【発明の名称】多機能フォトリソグラフィ装置
(51)【国際特許分類】
G03F 7/20 20060101AFI20240610BHJP
【ＦＩ】
G03F7/20 521
G03F7/20 501
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2022565708
(86)(22)【出願日】2021-04-28
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-06-08
(86)【国際出願番号】 CN2021090681
(87)【国際公開番号】W WO2021219028
(87)【国際公開日】2021-11-04
【審査請求日】2022-10-26
(31)【優先権主張番号】202010354566.X
(32)【優先日】2020-04-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】510232360
【氏名又は名称】中国科学院光電技術研究所
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， Ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
【住所又は居所原語表記】Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ ３５０， Ｓｈｕａｎｇｌｉｕ， Ｃｈｅｎｇｄｕ， Ｓｉｃｈｕａｎ ６１０２０９， Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】110003742
【氏名又は名称】弁理士法人海田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】▲羅▼ 先▲剛▼
(72)【発明者】
【氏名】▲馬▼ ▲暁▼亮
(72)【発明者】
【氏名】蒲 明博
(72)【発明者】
【氏名】高 平
(72)【発明者】
【氏名】李 雄
【審査官】右▲高▼ 孝幸
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－２２５７２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１７８５５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１０１９５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０２６４７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１６７３５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－３４３７５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２１５７１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－２９９５４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－３３８６２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１０／０４４２６７（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｆ ７／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板（３２）を配置し、前記基板（３２）とマスク板（３１）との間のギャップを制御するように、気流を制御することで前記基板（３２）を真空基板キャリア（１２）上に吸着させ、かつ前記基板（３２）とマスク板（３１）とに真空環境を提供するための真空基板キャリア（１２）と、前記真空基板キャリア（１２）の上方に設けられ、前記マスク板（３１）を固定するためのマスクホルダ（４）と、
前記真空基板キャリア（１２）の下方に設けられ、前記基板（３２）と前記マスク板（３１）との間の距離が所定条件を満たすように、前記真空基板キャリア（１２）の位置を調節するための基板キャリア移動システムと、
前記マスク板（３１）の上方に設けられ、フォトリソグラフィ用の紫外光を発生するための紫外光源システム（６）と、
前記紫外光を前記マスク板（３１）に位置合わせするための三軸アライメント光路システム（５）と、を含み、
前記基板キャリア移動システムは、
前記真空基板キャリア（１２）のＸ軸方向及びＹ軸方向における変位を調節するためのＸＹ方向マクロ移動システム（２）と、
前記ＸＹ方向マクロ移動システム（２）上に設けられ、前記真空基板キャリア（１２）のＺ軸方向における変位の粗調整及び微調整を実現するためのＺ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム（３）と、を含み、
前記ＸＹ方向マクロ移動システム（２）は、
移動底板（２０）と、
前記移動底板（２０）上に設けられ、方向がＹ軸方向である第１直線ガイドレール（２１-１）と、
前記第１直線ガイドレール（２１-１）上に設けられるＹ方向移動板（２２）と、
前記Ｙ方向移動板（２２）上に設けられ、方向がＸ軸方向であり、前記Ｙ軸方向と垂直する第２直線ガイドレール（２１-２）と、
前記第２直線ガイドレール（２１-２）上に設けられるＸ方向移動板（２３）と、
前記移動底板（２０）上に設けられ、前記Ｙ方向移動板（２２）を前記第１直線ガイドレール（２１-１）に沿って移動させるための第１直線アクチュエータ（１５-１）と、
前記Ｙ方向移動板（２２）上に設けられ、前記Ｘ方向移動板（２３）を前記第２直線ガイドレール（２１-２）に沿って移動させるための第２直線アクチュエータ（１５-２）と、を含み、
前記Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム（３）は、前記Ｘ方向移動板（２３）上に設けられ、粗変位閉ループシステム（８）と角変位機構（９）を含み、
粗変位閉ループシステム（８）が角変位機構（９）に作用して、前記真空基板キャリア（１２）をＺ軸方向に沿って変位させ、
粗変位閉ループシステム（８）は、Ｚ方向粗変位回転モータ（１４）と、直線ガイドレールずれ止め機構（１３）と、三点インクリメンタル格子定規（１６）とを含み、
前記Ｚ方向粗変位回転モータ（１４）は、前記真空基板キャリア（１２）の前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向と垂直するＺ軸方向に沿う変位を調節することに用いられ、粗変位閉ループシステム（８）は角変位機構（９）が実際に発生したＺ方向変位に応じて、前記Ｚ方向粗変位回転モータ（１４）の動作をフィードバック制御し、
前記直線ガイドレールずれ止め機構（１３）は、前記Ｚ方向粗変位回転モータ（１４）がＺ方向変位のみを出力することを確保することに用いられ、
前記三点インクリメンタル格子定規（１６）は、前記Ｚ方向粗変位回転モータ（１４）が実際に発生したＺ方向変位を読み取ることに用いられる、
ことを特徴とする多機能フォトリソグラフィ装置。
【請求項2】
前記Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム（３）は、前記角変位機構（９）上に設けられ、前記真空基板キャリア（１２）をレベリングし、Ｘ軸、Ｙ軸が所在する平面内における前記真空基板キャリア（１２）の角度を調節し、前記真空基板キャリア（１２）上の基板（３２）と前記マスク板（３１）との間の距離の微調整を実現するための三点Ｚ方向精密変位機構（１１）をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記三点Ｚ方向精密変位機構（１１）は、中部にフランジ（１８-１）が設けられる機構底板と、
前記機構底板に均一に分散して設けられ、前記真空基板キャリア（１２）のＺ軸方向における傾角を微調整することで、前記真空基板キャリア（１２）をレベリングし、前記真空基板キャリア（１２）上の基板（３２）と前記マスク板（３１）との間の距離の微調整を実現するための複数の圧電セラミックモータユニット（１９）と、
前記機構底板の上方に設けられ、前記圧電セラミックモータユニット（１９）に接続されるユニバーサルボールサポータ（２６）と、
前記機構底板と前記ユニバーサルボールサポータ（２６）が設けられる板材とを接続し、板材の復位に用いられる少なくとも１つの引張ばね（３０）と、
ユニバーサルボールサポータ（２６）の上方に設けられ、前記複数の圧電セラミックモータユニット（１９）に接続される弾性リード（２７）と、
前記弾性リード（２７）上に設けられ、前記弾性リード、前記板材における丸穴を介して前記フランジ（１８-１）に接続され、前記フランジの駆動に基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸が所在する平面内における前記真空基板キャリア（１２）の角度を調節するためのフランジアダプタ（２８）と、
中心が前記フランジアダプタ（２８）に接続され、前記フランジアダプタ（２８）を介して前記弾性リード（２７）に接続され、前記真空基板キャリア（１２）を配置するための基板キャリア支持面（２９）と、を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項4】
前記角変位機構（９）は、前記角変位機構（９）の平面上方に設けられ、前記フランジ（１８-１）に接続され、前記フランジ（１８-１）を駆動するためのクロスローラ軸受（１８-２）と、
前記クロスローラ軸受（１８-２）を駆動するための角変位リニアモータ（１０）と、を含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項5】
圧縮ばね（１７）は前記角変位機構（９）の下方に支持され、Ｚ方向粗変位回転モータ（１４）のＺ方向静的荷重を軽減するために用いられる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項6】
大理石プラットフォームと前記大理石プラットフォームの４つの隅に分布する防振脚とを含むパッシブ防振システム（１）をさらに含み、前記基板キャリア移動システムは前記パッシブ防振システム（１）上に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項7】
前記三軸アライメント光路システム（５）は、三軸対称変位システムに取り付けられる二重望遠対物レンズと、
前記二重望遠対物レンズをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に沿って変位させるための三軸対称変位システムと、
前記基板（３２）とマスク板（３１）とを撮影し、結像をコンピュータに伝送して、前記コンピュータに前記マスク板（３１）と前記基板（３２）とが位置あわせしているか否かを判断させるためのＣＣＤカメラと、を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項8】
パッシブ防振システム（１）、ＸＹ方向マクロ移動システム（２）、Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム（３）、マスクホルダ（４）、三軸アライメント光路システム（５）、紫外光源システム（６）、制御システム（７）、粗変位閉ループシステム（８）、角変位機構（９）、角変位リニアモータ（１０）、三点Ｚ方向精密変位機構（１１）、真空基板キャリア機構（１２）、直線ガイドレールずれ止め機構（１３）、Ｚ方向粗変位回転モータ（１４）、第１直線アクチュエータ（１５-１）、第２直線アクチュエータ（１５-２）、三点インクリメンタル格子定規（１６）、圧縮ばね（１７）、クロスローラ軸受（１８）、圧電セラミックモータユニット（１９）、移動底板（２０）、第１直線ガイドレール（２１-１）、第２直線ガイドレール（２１-２）、Ｙ方向移動板（２２）、Ｘ方向移動板（２３）、圧電モータ取付アクセサリ（２４）、圧電モータ（２５）、ユニバーサルボールサポータ（２６）、弾性リード（２７）、フランジアダプタ（２８）、基板キャリア支持面（２９）、及び引張ばね（３０）を含み、パッシブ防振システム（１）は、四つの均一に対称に配置された防振脚及び厚さ２００ｍｍの大理石プラットフォームを含み、ＸＹ方向マクロ移動システム（２）の底層は移動底板（２０）であり、移動底板（２０）はパッシブ防振システム（１）上に配置され、移動底板（２０）の取付面上に第１直線ガイドレール（２１-１）が配置されてＹ方向移動板（２２）の担持を実現し、第１直線アクチュエータ（１５-１）によってＹ方向移動板（２２）をプッシュしてＹ方向マクロ変位を実現し、Ｙ方向移動板（２２）の取付平面に第２直線ガイドレール（２１-２）が取り付けられてＸ方向移動板（２３）を担持し、Ｙ方向移動板（２２）上に配置された第２直線アクチュエータ（１５-２）はＸ方向移動板（２３）をプッシュしてＸ方向マクロ変位を実現し、Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム（３）は基板キャリアに基板を配置してマスク板マークと位置合わせすることを実現し、粗変位閉ループシステム（８）を含んでＸＹ方向マクロ移動システム（２）上に配置され、三点直線ガイドレールずれ止め機構（１３）はＺ方向粗変位回転モータ（１４）が回転カムでＺ方向変位のみを出力することを確保し、三点インクリメンタル格子定規（１６）はＺ方向実際移動変位を読み取って、Ｚ方向粗変位回転モータ（１４）の閉ループ制御を実現し、粗変位閉ループシステム（８）は、直線ガイドレールずれ止め機構（１３）、Ｚ方向粗変位回転モータ（１４）、三点インクリメンタル格子定規（１６）を含み、圧縮ばね（１７）は圧縮ばねによって角変位機構（９）を支持して、Ｚ方向粗変位回転モータ（１４）のＺ方向静的荷重を軽減し、角変位リニアモータ（１０）は三点Ｚ方向精密変位機構（１１）全体を移動させるようにプッシュして、クロスローラ軸受（１８）を回転支持構成として、三点Ｚ方向精密変位機構（１１）の全体角変位移動を実現し、角変位機構（９）は、角変位リニアモータ（１０）を含み、圧電セラミックモータユニット（１９）は圧電モータ取付アクセサリ（２４）と圧電モータ（２５）との二つの部分からなり、全体が三点Ｚ方向精密変位機構（１１）上に取り付けられ、三点圧電モータ（２５）はボールヘッドを介してユニバーサルボールサポータ（２６）に接続されて取り付けられ、圧電モータ（２５）の上下接続板は引張ばね（３０）を採用して、圧電モータ（２５）の微力受け復路を実現し、弾性リード（２７）は三点が圧電モータ（２５）に固定し接続され、真空基板キャリア機構（１２）は、中心フランジを含み、中心フランジが基板キャリア支持面（２９）の下平面に接続されて、真空基板キャリア機構（１２）全体の均一なリバウンドを実現し、真空基板キャリア機構（１２）は、多気孔方式を採用して基板の吸着及びエアブローを完了し、マスクホルダ（４）は引き出し式固定マスク挟持方式を採用し、マスクホルダ（４）は三点手動ノブを含み、三点手動ノブはマスク板を固定し、三軸アライメント光路システム（５）は三軸対称変位システム、二重望遠対物レンズ、ＣＣＤカメラ、及び全体光路システムを含み、全体光路システムは、三軸アライメント光路システム（５）における三軸対称変位システム、二重望遠対物レンズ、ＣＣＤカメラ以外の他の光路システムであり、二重望遠対物レンズは三軸対称変位システムに取り付けられてアライメント対物レンズのＸＹＺ方向変位を実現し、ＣＣＤカメラによって前記基板（３２）とマスク板（３１）を撮影し、結像をコンピュータに伝送して、前記コンピュータに前記マスク板（３１）と前記基板（３２）とが位置あわせしているか否かを判断させ、制御システム（７）は本装置の制御を実現するために用いられ、
圧電モータ取付アクセサリ（２４）は圧電モータ（２５）を固定し、圧電モータ（２５）の先端はユニバーサルボールを採用してユニバーサルボールサポータ（２６）に接続され、弾性リード（２７）により精密変位部分の弾性収縮を実現し、弾性リード（２７）はフランジアダプタ（２８）により基板キャリア支持面（２９）の中心に接続され、真空基板キャリア機構（１２）の安定なＺ方向精密変位移動を実現する、
ことを特徴とする多機能フォトリソグラフィ装置。
【請求項9】
パッシブ防振システム（１）、ＸＹ方向マクロ移動システム（２）、Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム（３）、マスクホルダ（４）、三軸アライメント光路システム（５）、紫外光源システム（６）、制御システム（７）は、装置全体を構成し、装置全体制御システム（７）も装置全体と一体に配置され、且つ露光モードは、接触モード、近接モード、ＴＡＬＢＯＴフォトリソグラフィモード、ＳＰフォトリソグラフィモードという４種類の露光形態を含み、制御システム７は、ＰＬＣ、電源、ドライバ、スイッチ、配線という本装置のすべての回路システムを含み、装置全体の完備を実現した、ことを特徴とする請求項８に記載の多機能フォトリソグラフィ装置。
【請求項10】
第１直線アクチュエータ（１５-１）の固定子を移動底板（２０）に取り付け、可動子をＹ方向移動板（２２）に取り付けて、第１直線ガイドレール（２１-１）の摩擦ガイドによってＹ方向移動板（２２）のＹ方向移動を実現し、同様な方式で、第２直線アクチュエータ（１５-２）の固定子をＹ方向移動板（２２）に取り付け、可動子をＸ方向移動板（２３）に取り付けて、第２直線ガイドレール（２１-１）によってＸ方向移動板（２３）のＸ方向移動を実現する、ことを特徴とする請求項８に記載の多機能フォトリソグラフィ装置。
【請求項11】
基板キャリア移動システムは、ＸＹ方向マクロ移動システム（２）、Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム（３）を含み、第１直線アクチュエータ（１５-１）、第２直線アクチュエータ（１５-２）、及び第１直線ガイドレール（２１-１）、第２直線ガイドレール（２１-２）を用いて構築して、ＸＹ方向変位を完了し、粗変位閉ループシステム（８）はＸＹ方向マクロ移動システム２の上面研磨面上に配置され、三点設計案を採用して、基板キャリアの粗レベリングを実現し、粗変位閉ループシステム（８）、支持角変位機構（９）により、三点Ｚ方向精密変位機構（１１）がよりよい微調整性を有し、真空基板キャリア機構（１２）は最上層に配置され、すべての移動の総和を統合し、最終的に四軸マクロ・マイクロレベリングアライメント機能を実現する、ことを特徴とする請求項８に記載の多機能フォトリソグラフィ装置。
【請求項12】
粗変位閉ループシステム（８）は、直線ガイドレールずれ止め機構（１３）、Ｚ方向粗変位回転モータ（１４）、三点インクリメンタル格子定規（１６）、圧縮ばね（１７）、及びカム取付ユニットを含み、Ｚ方向粗変位回転モータ（１４）の回転によってカムを連れて移動し、カムの不均一な回転によって、角変位機構（９）の平面高さが変化し、直線ガイドレールずれ止め機構（１３）は三点の上昇高さの差異が大きすぎて、機構が破損することを防止し、三点インクリメンタル格子定規（１６）によって三点のモータのＺ方向高さの差をそれぞれ記録し、カムの回転により、レベリング角変位機構（９）の水平を調整するように制御し、直線ガイドレールずれ止め機構（１３）のカムが下降過程に入り、圧縮ばねが全体の重量を受けて、カムの疲労損傷を回避する、ことを特徴とする請求項８に記載の多機能フォトリソグラフィ装置。
【請求項13】
角変位機構（９）は角変位リニアモータ（１０）の固定子をクロスローラ軸受（１８）の外輪取付板に固定し、可動子を三点Ｚ方向精密変位機構（１１）に固定して、三点Ｚ方向精密変位機構（１１）はクロスローラ軸受（１８）の内輪ねじに接続され、角変位リニアモータ（１０）により三点Ｚ方向精密変位機構（１１）をプッシュしてクロスローラ軸受（１８）の中心を回転軸とする小角度回転を実現し、真空基板キャリア機構（１２）は、ＸＹθ変位及びＺ方向粗変位・精密変位調整レベリングが可能になる、ことを特徴とする請求項８に記載の多機能フォトリソグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、２０２０年０４月２９日に提出された、出願番号が２０２０１０３５４５６６.Ｘである中国特許出願の優先権を要求し、その全ての内容は引用により本開示に組み込まれる。
【0002】
本開示は、光学マイクロナノ製造装置の技術分野に関し、特に多機能フォトリソグラフィ装置に関する。
【背景技術】
【0003】
現在、フォトリソグラフィ技術は、主に以下の幾つかのフォトリソグラフィモードを含む。その一つは、接触モードであって、マスク板をフォトレジストが塗布されたシリコンウエハと直接に接触させて露光し、分解能が高く、機器が簡単であり、操作しやすく、コストが低いなどの特徴を有する。その二つは、近接モードであって、接触モードと比べて、マスク板とフォトレジストとの間のギャップを測定する検出システムを追加し、一定のギャップを介して露光を行ない、マスク板とフォトレジストとが直接接触することによる両者が損傷し汚染されやすい等の欠陥を回避することができる。その三つは、ＴＡＬＢＯＴフォトリソグラフィモードであって、高精度、安定性のＺ方向移動位置決めシステムを用いて定点露光、走査露光の態様を実現し、ＴＡＬＢＯＴ効果によって生成された周期物体セルフイメージを利用してフォトリソグラフィを行う。その四つは、ＳＰフォトリソグラフィモードであって、ＳＰの短波長特性を用いて物体表面に局在するエバネッセント波を効果的に共振結合し、エバネッセント波の増幅伝送、共振干渉及び局所補強を実現することができ、それにより従来のフォトリソグラフィ回折限界を超えるパターンを取得し、装置の方で精密レベリング及びギャップ制御技術を採用する。
【0004】
フォトリソグラフィ技術が発展し、且つ応用需要がますます多様化する背景で、単一のフォトリソグラフィモードを採用することは、マイクロナノ構造パターンの製造需要を満たすことができなくなり、さらに各単一のフォトリソグラフィモードの装置利用率が低下するなどの問題を引き起こす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述した問題に鑑みて、本開示は、現在のフォトリソグラフィ装置が単一のフォトリソグラフィモードしか実現できない問題を解決するように、多機能フォトリソグラフィ装置を提供している。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本開示は、多機能フォトリソグラフィ装置を提供し、基板３２を配置し、前記基板３２とマスク板３１との間のギャップを制御するように、気流を制御することで前記基板３２を真空基板キャリア１２上に吸着させ、かつ前記基板３２とマスク板３１とに真空環境を提供するための真空基板キャリア１２と、前記真空基板キャリア１２の上方に設けられ、前記マスク板３１を固定するためのマスクホルダ４と、前記真空基板キャリア１２の下方に設けられ、前記基板３２と前記マスク板３１との間の距離が所定条件を満たすように、前記真空基板キャリア１２の位置を調節するための基板キャリア移動システムと、前記マスク板３１の上方に設けられ、フォトリソグラフィ用の紫外光を発生するための紫外光源システム６と、前記紫外光を前記マスク板３１に位置合わせするための三軸アライメント光路システム５と、を含み、前記基板キャリア移動システムは、前記真空基板キャリア１２のＸ軸方向及びＹ軸方向における変位を調節するためのＸＹ方向マクロ移動システム２と、前記ＸＹ方向マクロ移動システム２上に設けられ、前記真空基板キャリア１２のＺ軸方向における変位の粗調整及び微調整を実現するためのＺ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３とを含み、前記ＸＹ方向マクロ移動システム２は、移動底板２０と、前記移動底板２０上に設けられ、方向がＹ軸方向である第１直線ガイドレール２１-１と、前記第１直線ガイドレール２１-１上に設けられるＹ方向移動板２２と、前記Ｙ方向移動板２２上に設けられ、方向がＸ軸方向であり、前記Ｙ軸方向と垂直する第２直線ガイドレール２１-２と、前記第２直線ガイドレール２１-２上に設けられるＸ方向移動板２３と、前記移動底板２０上に設けられ、前記Ｙ方向移動板２２を前記第１直線ガイドレール２１-１に沿って移動させるための第１直線アクチュエータ１５-１と、前記Ｙ方向移動板２２上に設けられ、前記Ｘ方向移動板２３を前記第２直線ガイドレール２１-２に沿って移動させるための第２直線アクチュエータ１５-２とを含み、前記Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３は、前記Ｘ方向移動板２３上に設けられ、粗変位閉ループシステムと角変位機構を含み、粗変位閉ループシステムは、角変位機構に作用して、前記真空基板キャリアをＺ軸方向に沿って変位させ、粗変位閉ループシステムは、Ｚ方向粗変位回転モータと、直線ガイドレールずれ止め機構と、三点インクリメンタル格子定規１６とを含み、前記Ｚ方向粗変位回転モータは、前記真空基板キャリアの前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向と垂直するＺ軸方向に沿う変位を調節することに用いられ、粗変位閉ループシステムは角変位機構が実際に発生したＺ方向変位に応じて、前記Ｚ方向粗変位回転モータの動作をフィードバック制御し、前記直線ガイドレールずれ止め機構は、前記Ｚ方向粗変位回転モータがＺ方向変位のみを出力することを確保することに用いられ、前記三点インクリメンタル格子定規１６は、前記Ｚ方向粗変位回転モータが実際に発生したＺ方向変位を読み取ることに用いられる。
【0010】
本開示の実施例によれば、前記Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３は、前記角変位機構９上に設けられ、前記真空基板キャリア１２をレベリングし、Ｘ軸、Ｙ軸が所在する平面内における前記真空基板キャリア１２の角度を調節し、前記真空基板キャリア１２上の基板３２と前記マスク板３１との間の距離の微調整を実現するための三点Ｚ方向精密変位機構１１をさらに含む。
【0011】
本開示の実施例によれば、前記三点Ｚ方向精密変位機構１１は、中部にフランジ１８-１が設けられる機構底板と、前記機構底板に均一に分散して設けられ、前記真空基板キャリア１２のＺ軸方向における傾角を微調整することで、前記真空基板キャリア１２をレベリングし、前記真空基板キャリア１２上の基板３２と前記マスク板３１との間の距離の微調整を実現するための複数の圧電セラミックモータユニット１９と、前記機構底板の上方に設けられ、前記圧電セラミックモータユニット１９に接続されるユニバーサルボールサポータ２６と、前記機構底板と前記ユニバーサルボールサポータ２６が設けられる板材とを接続し、圧電セラミックモータユニット１９が復位する時に、板材を連れてＺ軸に沿って下向きに移動するための少なくとも１つの引張ばね３０と、ユニバーサルボールサポータ２６の上方に設けられ、前記複数の圧電セラミックモータユニット１９に接続される弾性リード２７と、前記弾性リード２７上に設けられ、前記弾性リード、前記板材における丸穴を介して前記フランジ１８-１に接続され、前記フランジの駆動に基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸が所在する平面内における前記真空基板キャリア１２の角度を調節するためのフランジアダプタ２８と、中心が前記フランジアダプタ２８に接続され、前記フランジアダプタ２８を介して前記弾性リード２７に接続され、前記真空基板キャリア１２を配置するための基板キャリア支持面２９とを含む。
【0012】
本開示の実施例によれば、前記角変位機構９は、前記角変位機構９の平面上方に設けられ、前記フランジ１８-１に接続され、前記フランジ１８-１を駆動するためのクロスローラ軸受１８-２と、前記クロスローラ軸受１８-２を駆動するための角変位リニアモータ１０とを含む。
【0013】
本開示の実施例によれば、圧縮ばねは角変位機構の下方に支持される。
【0014】
本開示の実施例によれば、大理石プラットフォームと前記大理石プラットフォームの４つの隅に分布する防振脚とを含むパッシブ防振システム１をさらに含み、前記基板キャリア移動システムは前記パッシブ防振システム１上に配置される。
【0015】
本開示の実施例によれば、前記三軸アライメント光路システム５は、三軸対称変位システムに取り付けられる二重望遠対物レンズと、前記二重望遠対物レンズをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に沿って変位させるための三軸対称変位システムと、前記基板３２とマスク板３１とを撮影し、結像をコンピュータに伝送して、前記コンピュータに前記マスク板３１と前記基板３２とが位置あわせしているか否かを判断させるためのＣＣＤカメラとを含む。
【0016】
本開示の別の態様は、多機能フォトリソグラフィ装置を提供し、それは、パッシブ防振システム１、ＸＹ方向マクロ移動システム２、Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３、マスクホルダ４、三軸アライメント光路システム５、紫外光源システム６、制御システム７、粗変位閉ループシステム８、角変位機構９、角変位リニアモータ１０、三点Ｚ方向精密変位機構１１、真空基板キャリア機構１２、直線ガイドレールずれ止め機構１３、Ｚ方向粗変位回転モータ１４、第１直線アクチュエータ１５-１、第２直線アクチュエータ１５-２、三点インクリメンタル格子定規１６、圧縮ばね１７、クロスローラ軸受１８、圧電セラミックモータユニット１９、移動底板２０、第１直線ガイドレール２１-１、第２直線ガイドレール２１-２、Ｙ方向移動板２２、Ｘ方向移動板２３、圧電モータ取付アクセサリ２４、圧電モータ２５、ユニバーサルボールサポータ２６、弾性リード２７、フランジアダプタ２８、基板キャリア支持面２９、及び引張ばね３０を含み、パッシブ防振システム１は、四つの均一に対称に配置された防振脚及び厚さ２００ｍｍの大理石プラットフォームを含み、ＸＹ方向マクロ移動システム２の底層は移動底板２０であり、移動底板２０はパッシブ防振システム１上に配置され、移動底板２０の取付面上に第１直線ガイドレール２１-１が配置されてＹ方向移動板２２の担持を実現し、第１直線アクチュエータ１５-１によってＹ方向移動板２２をプッシュしてＹ方向マクロ変位を実現し、Ｙ方向移動板２２の取付平面に第２直線ガイドレール２１-２が取り付けられてＸ方向移動板２３を担持し、Ｙ方向移動板２２上に配置された第２直線アクチュエータ１５-２はＸ方向移動板２３をプッシュしてＸ方向マクロ変位を実現し、Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３は基板キャリアに基板を配置してマスク板マークと位置合わせすることを実現し、粗変位閉ループシステム８を含んでＸＹ方向マクロ移動システム２上に配置され、三点直線ガイドレールずれ止め機構１３はＺ方向粗変位回転モータ１４が回転カムでＺ方向変位のみを出力することを確保し、三点インクリメンタル格子定規１６はＺ方向実際移動変位を読み取って、Ｚ方向粗変位回転モータ１４の閉ループ制御を実現し、粗変位閉ループシステム８は、直線ガイドレールずれ止め機構１３、Ｚ方向粗変位回転モータ１４、三点インクリメンタル格子定規１６を含み、圧縮ばね１７は圧縮ばねによって角変位機構９を支持して、Ｚ方向粗変位回転モータ１４のＺ方向静的荷重を軽減し、角変位リニアモータ１０は三点Ｚ方向精密変位機構１１全体を移動させるようにプッシュして、クロスローラ軸受１８を回転支持構成として、三点Ｚ方向精密変位機構１１の全体角変位移動を実現し、角変位機構９は、角変位リニアモータ１０を含み、圧電セラミックモータユニット１９は圧電モータ取付アクセサリ２４と圧電モータ２５との二つの部分からなり、全体が三点Ｚ方向精密変位機構１１上に取り付けられ、三点圧電モータ２５はボールヘッドを介してユニバーサルボールサポータ２６に接続されて取り付けられ、圧電モータ２５の上下接続板は引張ばね３０を採用して、圧電モータ２５の微力受け復路を実現し、弾性リード２７は三点が圧電モータ２５に固定し接続され、真空基板キャリア機構１２は、中心フランジを含み、中心フランジが基板キャリア支持面２９の下平面に接続されて、真空基板キャリア機構１２全体の均一なリバウンドを実現し、真空基板キャリア機構１２は、多気孔方式を採用して基板の吸着及びエアブローを完了し、マスクホルダ４は引き出し式固定マスク挟持方式を採用し、マスクホルダ４は三点手動ノブを含み、三点手動ノブはマスク板を固定し、三軸アライメント光路システム５は三軸対称変位システム、二重望遠対物レンズ、ＣＣＤカメラ、及び全体光路システムを含み、全体光路システムは、三軸アライメント光路システム５における三軸対称変位システム、二重望遠対物レンズ、ＣＣＤカメラ以外の他の光路システムであり、二重望遠対物レンズは三軸対称変位システムに取り付けられてアライメント対物レンズのＸＹＺ方向変位を実現し、ＣＣＤカメラによって前記基板３２とマスク板３１を撮影し、結像をコンピュータに伝送して、前記コンピュータに前記マスク板３１と前記基板３２とが位置あわせしているか否かを判断させ、制御システム７は本装置の制御を実現するために用いられ、圧電モータ取付アクセサリ２４は圧電モータ２５を固定し、圧電モータ２５の先端はユニバーサルボールを採用してユニバーサルボールサポータ２６に接続され、弾性リード２７により精密変位部分の弾性収縮を実現し、弾性リード２７はフランジアダプタ２８により基板キャリア支持面２９の中心に接続され、真空基板キャリア機構１２の安定なＺ方向精密変位移動を実現する。
【0017】
本開示の実施例によれば、パッシブ防振システム（１）、ＸＹ方向マクロ移動システム（２）、Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム（３）、マスクホルダ（４）、三軸アライメント光路システム（５）、紫外光源システム（６）、制御システム（７）は、装置全体を構成し、装置全体制御システム（７）も装置全体と一体に配置され、且つ露光モードは、接触モード、近接モード、ＴＡＬＢＯＴフォトリソグラフィモード、ＳＰフォトリソグラフィモードという４種類の露光形態を含み、制御システム７は、ＰＬＣ、電源、ドライバ、スイッチ、配線という本装置のすべての回路システムを含み、装置全体の完備を実現した。
【0018】
本開示の実施例によれば、第１直線アクチュエータ１５-１の固定子を移動底板２０に取り付け、可動子をＹ方向移動板２２に取り付けて、第１直線ガイドレール２１-１の摩擦ガイドによってＹ方向移動板２２のＹ方向移動を実現し、同様な方式で、第２直線アクチュエータ１５-２の固定子をＹ方向移動板２２に取り付け、可動子をＸ方向移動板２３に取り付けて、第２直線ガイドレール２１-１によってＸ方向移動板２３のＸ方向移動を実現する。
【0019】
本開示の実施例によれば、基板キャリア移動システムは、ＸＹ方向マクロ移動システム２、Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３を含み、第１直線アクチュエータ１５-１、第２直線アクチュエータ１５-２、及び第１直線ガイドレール２１-１、第２直線ガイドレール２１-２を用いて構築して、ＸＹ方向変位を完了し、粗変位閉ループシステム８はＸＹ方向マクロ移動システム２の上面研磨面上に配置され、三点設計案を採用して、基板キャリア粗レベリングを実現し、粗変位閉ループシステム８、支持角変位機構９により、三点Ｚ方向精密変位機構１１がよりよい微調整性を有し、真空基板キャリア機構１２は最上層に配置され、すべての移動の総和を統合し、最終的に四軸マクロ・マイクロレベリングアライメント機能を実現する。
【0020】
本開示の実施例によれば、粗変位閉ループシステム（８）は、直線ガイドレールずれ止め機構（１３）、Ｚ方向粗変位回転モータ（１４）、三点インクリメンタル格子定規（１６）、圧縮ばね（１７）、及びカム取付ユニットを含み、Ｚ方向粗変位回転モータ（１４）の回転によってカムを連れて移動し、カムの不均一な回転によって、角変位機構（９）の平面高さが変化し、直線ガイドレールずれ止め機構（１３）は三点の上昇高さの差異が大きすぎて、機構が破損することを防止し、三点インクリメンタル格子定規（１６）によって三点のモータのＺ方向高さの差をそれぞれ記録し、カムの回転により、レベリング角変位機構（９）の水平を調整するように制御し、直線ガイドレールずれ止め機構（１３）のカムが下降過程に入り、圧縮ばねが全体の重量を受けて、カムの疲労損傷を回避する。
【0021】
本開示の実施例によれば、角変位機構９は角変位リニアモータ１０の固定子をクロスローラ軸受１８の外輪取付板に固定し、可動子を三点Ｚ方向精密変位機構１１に固定して、三点Ｚ方向精密変位機構１１はクロスローラ軸受１８の内輪ねじに接続され、角変位リニアモータ１０により三点Ｚ方向精密変位機構１１をプッシュしてクロスローラ軸受１８の中心を回転軸とする小角度回転を実現し、真空基板キャリア機構１２は、ＸＹθ変位及びＺ方向粗変位・精密変位調整レベリングが可能になる。
【発明の効果】
【0023】
本開示が提供した多機能フォトリソグラフィ装置は、基板キャリア移動システムによって基板キャリアの高精度レベリング、基板３２のマークアライメントを実現することができ、真空基板キャリア１２によって気流を制御して、基板３２とマスク板３１とを密着させることができ、基板キャリア移動システムを調節することで基板３２とマスク板３１との間の距離を、所望を満たすように調節して、紫外光源システム６に合わせて、接触モード、近接モード、ＴＡＬＢＯＴフォトリソグラフィモード、ＳＰフォトリソグラフィモードという４種類のフォトリソグラフィ露光モードを実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【符号の説明】
【0025】
１-パッシブ防振システム；２-ＸＹ方向マクロ移動システム；３-Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム；４-マスクホルダ；５-三軸アライメント光路システム；６-紫外光源システム；７-制御システム；８-粗変位閉ループシステム；９-角変位機構；１０-角変位リニアモータ；１１-三点Ｚ方向精密変位機構；１２-真空基板キャリア；１３-直線ガイドレールずれ止め機構；１４-Ｚ方向粗変位回転モータ；１５-１-第１直線アクチュエータ；１５-２-第２直線アクチュエータ；１６-三点インクリメンタル格子定規；１７-圧縮ばね；１８-１-フランジ；１８-２-クロスローラ軸受；１９-圧電セラミックモータユニット； ２０-移動底板；２１-１-第１直線ガイドレール；２１-２-第２直線ガイドレール；２２-Ｙ方向移動板；２３-Ｘ方向移動板；２４-圧電モータ取付アクセサリ；２５-圧電モータ；２６-ユニバーサルボールサポータ；２７-弾性リード；２８-フランジアダプタ；２９-基板キャリア支持面；３０-引張ばね；３１-マスク板；３２-基板；３３-フォトレジスト；３４-メタル。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。ただし、これらの説明は、例示的なものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではないと理解されるべきである。以下の詳細な説明において、説明を便利にするために、多くの具体的な詳細を説明して本発明の実施例に対する全面的な理解に供する。しかしながら、明らかなように、一つ又は複数の実施例は、これらの具体的な詳細がない場合にも実施され得る。また、以下の説明において、公知の構成及び技術に対する説明を省略することによって、本発明の概念を不必要に混同することが回避される。
【0027】
ここで用いられる用語は、具体的な実施例を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定することを意図するものではない。ここで使用される「含む」、「含有する」などの用語は、前記特徴、ステップ、操作及び／又は部品の存在を示すが、一つ又は複数の他の特徴、ステップ、操作又は部品の存在や追加を排除するものではない。
【0028】
図１は、本開示の実施例が提供した多機能フォトリソグラフィ装置の概略図を概略的に示している。
【0029】
図１に示すように、本開示の実施例が提供した多機能フォトリソグラフィ装置は、真空基板キャリア１２と、マスクホルダ４と、基板キャリア移動システムと、紫外光源システム６と、三軸アライメント光路システム５とを含む。具体的には、本開示の実施例が提供した多機能フォトリソグラフィ装置の各構成要素の機能及び位置関係は以下の通りである。
【0030】
真空基板キャリア１２は、基板３２を配置するために用いられ、かつ基板３２とマスク板３１との間のギャップを制御するように、気流を制御することで基板３２を真空基板キャリア１２に吸着させ、基板３２及びマスク板３１に真空環境を提供する。
【0031】
マスクホルダ４は、真空基板キャリア１２の上方に設けられ、マスク板３１を固定するために用いられる。
【0032】
基板キャリア移動システムは、真空基板キャリア１２の下方に設けられ、基板３２とマスク板３１との間の距離が所定条件を満たすように、真空基板キャリア１２の位置を調整するために用いられる。
【0033】
紫外光源システム６は、マスク板３１の上方に設けられ、フォトリソグラフィ用の紫外光を発生するために用いられる。
【0034】
三軸アライメント光路システム５は、紫外光をマスク板３１に位置合わせするために用いられる。
【0035】
本開示の実施例が提供した多機能フォトリソグラフィ装置によれば、真空基板キャリア１２上の基板３２とマスクホルダ４上のマスク板３１との間の距離が各種フォトリソグラフィモードの要求を満たすように、基板キャリア移動システムによって真空基板キャリア１２の位置に対して粗調整及び微調整を行うことができる。例えば、近接モードフォトリソグラフィ技術を実現する場合、基板キャリア移動システムによって基板キャリアとマスク板３１とのギャップを制御し、真空基板キャリア１２によって表面密孔の気流を制御する方式で基板３２を基板キャリアに真空吸着させて、これによって基板３２とマスク板３１とのギャップが制御可能であり、さらに例えば、近接モードフォトリソグラフィ技術の調節条件に基づいて、基板キャリア移動システム及び真空基板キャリア１２を調節することで、基板３２とマスク板３１とを硬性接触させるとともに、真空基板キャリア内の閉鎖空間を利用して真空環境を作り、基板３２とマスク板３１との密着性を向上させて、接触モードフォトリソグラフィ技術を実現する。該多機能フォトリソグラフィ装置は、さらにＴＡＬＢＯＴモードフォトリソグラフィ技術を実現することができ、マスク板３１に格子を作って、必要とする領域パターンを基板３２上に転写して、アレイ式パターンを実現する。さらに、ＳＰフォトリソグラフィモード技術を実現することができ、基板表面にクロム、金などの金属をめっきして、紫外光の照射でプラズマ共振を発生することで、表面プラズマフォトリソグラフィを実現する。
【0036】
以下、本開示の実施例が提供した多機能フォトリソグラフィ装置の基板キャリア移動システムの構成を詳細に説明する。
【0037】
図１に示すように、基板キャリア移動システムは、ＸＹ方向マクロ移動システム２とＺ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３とを含む。ここで、ＸＹ方向マクロ移動システム２は、真空基板キャリア１２のＸ軸方向及びＹ軸方向における変位を調節するために用いられる。Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３は、ＸＹ方向マクロ移動システム２に設けられ、真空基板キャリア１２のＺ軸方向における変位の粗調整及び微調整を実現するために用いられる。ＸＹ方向マクロ移動システム２とＺ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３とを調節することで、基板３２とマスク板３１とのマークを位置合わせして、実現しようとするフォトリソグラフィ技術のモードに応じて、基板３２とマスク板３１との間の距離を調節して、フォトリソグラフィ技術の実施を便利にする。具体的には、ＸＹ方向マクロ移動システム２とＺ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３との構成概略図は、図２に示す通りである。
【0038】
図２は、本開示の実施例が提供した基板キャリア移動システムの概略図を概略的に示している。
【0039】
図２に示すように、ＸＹ方向マクロ移動システム２が基板キャリア移動システムの底部に位置しており、図１を参照して、基板キャリア移動システムがパッシブ防振システム１上に配置され、パッシブ防振システム１は、大理石プラットフォームと大理石プラットフォームの４つの隅に分布する防振脚を含み、ここで、大理石プラットフォームの厚さは、約２００ｍｍである。パッシブ防振システム１は、多機能フォトリソグラフィ装置を支持し、機械及び底面振動を離隔するために用いられる。ＸＹ方向マクロ移動システム２は、基板キャリア移動システムの底部であり、大理石プラットフォームに最も接近する。
【0040】
図３は、本開示の実施例が提供したＸＹ方向マクロ移動システム２の概略図を概略的に示している。
【0041】
図３に示すように、ＸＹ方向マクロ移動システム２は、移動底板２０と、第１直線ガイドレール２１-１と、Ｙ方向移動板２２と、第２直線ガイドレール２１-２と、Ｘ方向移動板２３と、第１直線アクチュエータ１５-１と、第２直線アクチュエータ１５-２とを含む。ここで、第１直線ガイドレール２１-１は、移動底板２０上に設けられ、方向がＹ軸方向である。Ｙ方向移動板２２は第１直線ガイドレール２１-１上に設けられる。第２直線ガイドレール２１-２はＹ方向移動板２２上に設けられ、方向がＸ軸方向であり、Ｙ軸方向と垂直する。Ｘ方向移動板２３は第２直線ガイドレール２１-２上に設けられる。第１直線アクチュエータ１５-１は移動底板２０上に設けられ、Ｙ方向移動板２２を第１直線ガイドレール２１-１に沿って移動させるために用いられる。第２直線アクチュエータ１５-２はＹ方向移動板２２上に設けられ、Ｘ方向移動板２３を第２直線ガイドレール２１-２に沿って移動させるために用いられる。
【0042】
本開示の実施例によれば、第１直線アクチュエータ１５-１によってＹ方向移動板２２をプッシュして第１直線ガイドレール２１-１に沿って移動させることにより、真空基板キャリア１２がＹ方向マクロ変位を発生し、第２直線アクチュエータ１５-２によってＸ方向移動板２３をプッシュして第２直線ガイドレール２１-２に沿って移動させることにより、真空基板キャリア１２がＸ方向マクロ変位を発生し、それによりＸＹ方向マクロ移動システム２によって真空基板キャリア１２の水平面における変位を調節することを実現した。
【0043】
図２に示すように、ＸＹ方向マクロ移動システム２の上方は、Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３であり、Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３は、ＸＹ方向マクロ移動システム２のＸ方向移動板２３上に設けられ、角変位機構９と粗変位閉ループシステム８とを含む。Ｚ方向粗変位回転モータ１４と、直線ガイドレールずれ止め機構１３と、三点インクリメンタル格子定規１６とは、粗変位閉ループシステム８を構成し、粗変位閉ループシステム８が共同で角変位機構９の取付平面に作用して、真空基板キャリア１２をＺ軸方向に沿って変位させることで、真空基板キャリア１２のＺ方向変位に対するより正確的な調整制御を実現することができる。ここで、Ｚ方向粗変位回転モータ１４は、真空基板キャリア１２のＺ軸方向に沿う変位を粗調整するために用いられ、Ｚ軸方向はＸ軸方向及びＹ軸方向と垂直する。直線ガイドレールずれ止め機構１３は、Ｚ方向粗変位回転モータ１４がＺ方向変位のみを出力することを確保するために用いられる。三点インクリメンタル格子定規１６は、Ｚ方向粗変位回転モータ１４が実際に発生したＺ方向変位を読み取るために用いられる。粗変位閉ループシステム８は、実際に発生したＺ方向変位に応じて、Ｚ方向粗変位回転モータ１４の動作をフィードバック制御するために用いられる。圧縮ばね１７は、均一な圧縮力によって角変位機構９を支持して、Ｚ方向粗変位回転モータ１４のＺ方向静的荷重を軽減する。
【0044】
Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３は、三点Ｚ方向精密変位機構１１をさらに含み、それは、角変位機構９上に設けられ、真空基板キャリア１２をレベリングし、Ｘ軸、Ｙ軸が所在する平面内における真空基板キャリア１２の角度を調節し、かつ真空基板キャリア１２上の基板３２とマスク板３１との間の距離の微調整を実現するために用いられる。
【0045】
図４は、本開示の実施例が提供したＺ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３の概略図を概略的に示している。
【0046】
図４に示すように、三点Ｚ方向精密変位機構１１は、機構底板と、複数の圧電セラミックモータユニット１９と、ユニバーサルボールサポータ２６と、少なくとも１つの引張ばね３０と、弾性リード２７と、フランジアダプタ２８と、基板キャリア支持面２９とを含む。ここで、機構底板の中部にフランジ１８-１が設けられる。複数の圧電セラミックモータユニット１９は、機構底板の周縁に均一に分散して設けられ、真空基板キャリア１２のＺ軸方向における傾角を微調整して、真空基板キャリア１２をレベリングし、かつ真空基板キャリア１２上の基板３２とマスク板３１との間の距離の微調整を実現するために用いられ、具体的には、圧電セラミックモータユニット１９は圧電モータ取付アクセサリ２４と圧電モータ２５とからなり、圧電モータ２５が圧電モータ取付アクセサリ２４の一端に取り付けられ、圧電モータのボールヘッドがユニバーサルボールサポータ２６に接続して取り付けられる。ユニバーサルボールサポータ２６は機構底板の上方の板材上に設けられ、圧電セラミックモータユニット１９に接続される。引張ばね３０は機構底板とユニバーサルボールサポータ２６が設けられる板材とを接続して、圧電セラミックモータユニット１９が復位する時に板材を連れてＺ軸に沿って下向きに移動するために用いられる。弾性リード２７は、ユニバーサルボールサポータ２６の上方に設けられ、複数の圧電セラミックモータユニット１９に接続され、真空基板キャリア１２の均一なリバウンドを実現する。フランジアダプタ２８は、弾性リード２７上に設けられ、弾性リード、板材における丸穴を介してフランジ１８-１に接続され、フランジ１８-１の駆動に基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸が所在する平面内における真空基板キャリア１２の角度を調節するために用いられる。基板キャリア支持面２９の中心はフランジアダプタ２８に接続され、フランジアダプタ２８を介して弾性リードに接続され、真空基板キャリア１２を配置するために用いられる。
【0047】
図２を参考して、角変位機構９は、クロスローラ軸受１８-２と角変位リニアモータ１０を含む。クロスローラ軸受１８-２は、角変位機構９の平面上に設けられ、フランジ１８-１に接続され、フランジ１８-１を駆動することで、真空基板キャリア１２の角度を調節するために用いられる。角変位リニアモータ１０は、クロスローラ軸受１８-２を駆動するために用いられる。角変位リニアモータ１０は、三点Ｚ方向精密変位機構１１全体のＺ方向移動をプッシュし、クロスローラ軸受１８-２は、回転支持構成として、三点Ｚ方向精密変位機構１１全体の角変位移動を実現する。図２に示すように、角変位機構９は、圧縮ばね１７を介してＺ方向粗変位回転モータ１４上に支持されており、圧縮ばね１７によって角変位機構９を支持することで、Ｚ方向粗変位回転モータ１４のＺ方向静的荷重を軽減することができる。
【0048】
本開示の実施例において、基板キャリア移動システムは、ＸＹ方向マクロ移動システム２とＺ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３とを含み、ＸＹ方向マクロ移動システム２は、真空基板キャリア１２のＸ、Ｙ方向における移動を調節するために用いられ、粗変位閉ループシステム８は、ＸＹ方向マクロ移動システム２の上面研磨平面上に配置されており、三点設計案を採用し、真空基板キャリア１２に対する粗レベリングを実現可能であり、粗変位閉ループシステム８上に支持されている角変位機構９により、三点Ｚ方向精密変位機構１１はよりよい微調整性を有し、真空基板キャリア１２機構は、最上層に配置され、すべての移動の総和を統合し、最終的にマクロ・マイクロレベリングアライメントを実現する。
【0049】
本開示の実施例によれば、真空基板キャリア１２は基板キャリア移動システムによって制御されて位置が調節され、真空基板キャリア１２の表面の気流（真空基板キャリアの表面には気流を流通するための複数のスルーホールが設けられる）を調整制御することで、基板３２を真空基板キャリア１２上に吸着して固定し、かつ気流を制御することで、基板３２とマスク板３１との間のギャップ距離を調節することができ、異なるフォトリソグラフィモードに適用される。マスクホルダ４は、他の部分と独立して大理石に取り付けられ、引出し式を採用してマスク板３１を交換し、マスク板３１を固定して露光プロセスを行う。三軸アライメント光路システム５は、二重望遠対物レンズと、三軸対称変位システムと、ＣＣＤカメラとを含み、ここで、二重望遠対物レンズは、三軸対称変位システムに取り付けられ、三軸対称変位システムは、二重望遠対物レンズをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に沿って変位させるために用いられ、ＣＣＤカメラは、基板３２とマスク板３１とを撮影し、結像をコンピュータに伝送し、コンピュータにマスク板３１と前記基板３２とが位置合わせしているか否かを判断させるために用いられ、アライメント光路システムは、三軸対称システムを採用してフォトリソグラフィマークを位置合わせし、望遠距対物レンズ調整柔軟性を向上させる。紫外光源システム６は、光路システムの全体を含み、３６５ｎｍ光源Ｙ方向変位伸縮閉ループを採用して露光位置を位置決めして、基板３２の露光を実現し、紫外光源システム６はサーボステップ式Ｙ方向移動を採用して、露光領域の光強度の均一性を向上させた。
【0050】
図１を参照して、本開示が提供した多機能フォトリソグラフィ装置の近傍に、さらに制御システムが設けられており、該制御システムは、ＰＬＣ、電源、ドライバ、スイッチ、配線などを含んでよく、本開示の実施例が提供した多機能フォトリソグラフィ装置における各構成部分を制御するために用いられる。例えば、制御システムは、所定の順序に従って、基板キャリア移動システムにおける各モータを順に制御して、真空基板キャリア１２の位置調節を実現し、ＣＣＤカメラによりフィードバックされた画像を結合し、位置調節によって、基板３２とマスク板３１とを位置合わせし、基板３２とマスク板３１との間の位置が所定条件を満たすと、紫外光源システム６を制御して基板３２の露光を実現し、さらにフォトリソグラフィを実現する。制御システムは移動装置に当接して配置され、装置のコンパクト性を向上させる。
【0051】
【0052】
図５に示すように、本開示の実施例が提供した多機能フォトリソグラフィ装置は、近接モードフォトリソグラフィ技術を実現可能であり、基板キャリア移動システムによって真空基板キャリア１２のマクロ・マイクロ変位レベリング及び上昇距離の決定が実現され、真空基板キャリア１２上の基板３２とマスク板３１とのギャップを制御し、真空基板キャリア１２の表面の気流を制御することで、基板３２を真空基板キャリア１２上に真空吸着して、それにより基板３２とマスク板３１とのギャップが制御可能であることが確定した。
【0053】
図６に示すように、本開示の実施例が提供した多機能フォトリソグラフィ装置は、接触モードフォトリソグラフィ技術を実現可能であり、調整制御方式が近接モードフォトリソグラフィと類似するが、マスク板３１と基板３２とが硬性接触した後に、真空基板キャリアの外層シールシステムが起動して、真空基板キャリアの内部を真空にし、この時に基板３２が真空基板キャリア１２によって真空吸着され、基板３２とマスク板３１とが密着し、真空環境は基板３２とマスク板３１との密着露光度を向上させた。
【0054】
図７に示すように、本開示の実施例が提供した多機能フォトリソグラフィ装置は、ＴＡＬＢＯＴフォトリソグラフィモード技術を実現可能であり、マスク板３１上に格子を作り、必要とする領域パターンをフォトレジスト３３によって基板３２上に転写して、アレイ式パターンを実現する。
【0055】
図８に示すように、本開示の実施例が提供した多機能フォトリソグラフィ装置は、ＳＰフォトリソグラフィモード技術を実現可能であり、基板３２、フォトレジスト３３の表面にクロム、金、銀などの金属（図８における符号３４に示される）をめっきすることで、紫外光の照射でプラズマ共振を発生し、表面プラズマフォトリソグラフィ技術、即ち、ＳＰフォトリソグラフィモード技術を実現する。
【0056】
図１～図４を参照して、本開示の実施例の別の実施例は、多機能フォトリソグラフィ装置を提供し、それは、パッシブ防振システム１、ＸＹ方向マクロ移動システム２、Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３、マスクホルダ４、三軸アライメント光路システム５、紫外光源システム６、制御システム７、粗変位閉ループシステム８、角変位機構９、角変位リニアモータ１０、三点Ｚ方向精密変位機構１１、真空基板キャリア機構１２、直線ガイドレールずれ止め機構１３、Ｚ方向粗変位回転モータ１４、第１直線アクチュエータ１５-１、第２直線アクチュエータ１５-２、三点インクリメンタル格子定規１６、圧縮ばね１７、クロスローラ軸受１８、圧電セラミックモータユニット１９、移動底板２０、第１直線ガイドレール２１-１、第２直線ガイドレール２１-２、Ｙ方向移動板２２、Ｘ方向移動板２３、圧電モータ取付アクセサリ２４、圧電モータ２５、ユニバーサルボールサポータ２６、弾性リード２７、フランジアダプタ２８、基板キャリア支持面２９、及び引張ばね３０を含む。パッシブ防振システム１は、四つの均一に対称に配置された防振脚及び厚さが２００ｍｍの大理石プラットフォームを含み、ＸＹ方向マクロ移動システム２の底層は移動底板２０であり、パッシブ防振システム１上に配置され、移動底板２０の取付面上に第１直線ガイドレール２１-１が配置されてＹ方向移動板２２の担持を実現し、第１直線アクチュエータ１５-１によってＹ方向移動板２２をプッシュしてＹ方向マクロ変位を実現し、Ｙ方向移動板２２の取付平面に第２直線ガイドレール２１-２が取り付けられてＸ方向移動板２３を担持し、Ｙ方向移動板２２上に配置された第２直線アクチュエータ１５-２はＸ方向移動板２３をプッシュしてＸ方向マクロ変位を実現し、Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３は基板キャリアに基板を配置してマスク板マークと位置合わせすることを実現し、粗変位閉ループシステム８を含んでＸＹ方向マクロ移動システム２上に配置され、三点直線ガイドレールずれ止め機構１３はＺ方向粗変位回転モータ１４が回転カムでＺ方向変位のみを出力することを確保し、三点インクリメンタル格子定規１６はＺ方向実際移動変位を読み取って、Ｚ方向粗変位回転モータ１４の閉ループ制御を実現し、圧縮ばね１７は圧縮ばねによって角変位機構９を支持して、Ｚ方向粗変位回転モータ１４のＺ方向静的荷重を軽減し、角変位リニアモータ１０は三点Ｚ方向精密変位機構１１全体を移動させるようにプッシュして、クロスローラ軸受１８を回転支持構成として、三点Ｚ方向精密変位機構１１の全体角変位移動を実現し、圧電セラミックモータユニット１９は圧電モータ取付アクセサリ２４と圧電モータ２５との二つの部分からなり、全体が三点Ｚ方向精密変位機構１１上に取り付けられ、三点圧電モータ２５はボールヘッドを介してユニバーサルボールサポータ２６に接続されて取り付けられ、圧電モータ２５の上下接続板は引張ばね３０を採用して、圧電モータ２５の微力受け復路を実現し、弾性リード２７は三点が圧電モータ２５に固定し接続され、中心フランジが基板キャリア支持面２９の下平面に接続されて、真空基板キャリア機構１２全体の均一なリバウンドを実現する。真空基板キャリア機構１２は、多気孔方式を採用して基板の吸着及びエアブローを完了し、マスクホルダ４は引き出し式固定マスク挟持方式を採用し、三点手動ノブはマスク板を固定し、三軸アライメント光路システム５は三軸対称変位システム、二重望遠対物レンズ、ＣＣＤカメラ、及び全体光路システムを含み、二重望遠対物レンズは三軸対称変位システムに取り付けられてアライメント対物レンズのＸＹＺ方向変位を実現し、ＣＣＤカメラによってＰＣ端に結像し、マスク板と基板とのマークアライメントに対する判断を実現し、紫外光源システム６は光路システム全体を含み、３６５ｎｍ光源Ｙ方向変位伸縮閉ループを採用して露光位置を位置決めして、基板露光効果を実現し、制御システム７は本装置の制御を実現するために用いられる。
【0057】
図１を参照して、本開示の実施例によれば、パッシブ防振システム１、ＸＹ方向マクロ移動システム２、Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３、マスクホルダ４、三軸アライメント光路システム５、紫外光源システム６、制御システム７は、装置全体を構成し、装置全体制御システム７も装置全体と一体に配置され、且つ露光機能が多様であり、接触モード、近接モード、ＴＡＬＢＯＴフォトリソグラフィモード、ＳＰフォトリソグラフィモードという４種類の露光形態を含む。制御システム７は、ＰＬＣ、電源、ドライバ、スイッチ、配線という本装置のすべての回路システムを含み、装置全体の完備を実現した。
【0058】
本開示の実施例によれば、第１直線アクチュエータ１５-１の固定子を移動底板２０に取り付け、可動子をＹ方向移動板２２に取り付けて、第１直線ガイドレール２１-１の摩擦ガイドによってＹ方向移動板２２のＹ方向移動を実現し、同様な方式で、第２直線アクチュエータ１５-２の固定子をＹ方向移動板２２に取り付け、可動子をＸ方向移動板２３に取り付けて、第２直線ガイドレール２１-１によってＸ方向移動板２３のＸ方向移動を実現する。
【0059】
本開示の実施例によれば、基板キャリア移動システムは、ＸＹ方向マクロ移動システム２、Ｚ方向マクロ・マイクロ三点レベリングシステム３を含み、第１直線アクチュエータ１５-１、第２直線アクチュエータ１５-２、及び第１直線ガイドレール２１-１、第２直線ガイドレール２１-２を用いて構築して、ＸＹ方向変位を完了し、粗変位閉ループシステム８はＸＹ方向マクロ移動システム２の上面研磨面に配置され、三点設計案を採用して、基板キャリアの粗レベリングを実現し、粗変位閉ループシステム８、支持角変位機構９により、三点Ｚ方向精密変位機構１１がよりよい微調整性を有し、真空基板キャリア機構１２は最上層に配置され、すべての移動の総和を統合し、最終的に四軸マクロ・マイクロレベリングアライメント機能を実現する。
【0060】
本開示の実施例によれば、粗変位閉ループシステム８は、直線ガイドレールずれ止め機構１３、Ｚ方向粗変位回転モータ１４、三点インクリメンタル格子定規１６、圧縮ばね１７、及びカム取付ユニットを含み、Ｚ方向粗変位回転モータ１４の回転によってカム移動させ、カムの不均一な回転によって、角変位機構９の平面高さが変化し、直線ガイドレールずれ止め機構１３は三点の上昇高さの差異が大きすぎて機構が破損することを防止し、三点インクリメンタル格子定規１６によって三点のモータのＺ方向高さの差をそれぞれ記録し、角変位機構９の水平を調整するように制御し、直線ガイドレールずれ止め機構１３のカムが下降過程に入り、圧縮ばねが全体の重量を受けて、カムの疲労損傷を回避する。
【0061】
本開示の実施例によれば、角変位機構９は、角変位リニアモータ１０の固定子をクロスローラ軸受１８の外輪取付板に固定し、可動子を三点Ｚ方向精密変位機構１１に固定して、三点Ｚ方向精密変位機構１１はクロスローラ軸受１８の内輪ねじに接続され、角変位リニアモータ１０により三点Ｚ方向精密変位機構１１をプッシュしてクロスローラ軸受１８の中心を回転軸とする小角度回転を実現し、真空基板キャリア機構１２は、ＸＹθ変位及びＺ方向粗変位・精密変位調整レベリングが可能になる。
【0062】
本開示の実施例によれば、圧電モータ取付アクセサリ２４は圧電モータ２５を固定し、圧電モータ２５の先端はユニバーサルボールを採用してユニバーサルボールサポータ２６に接続され、弾性リード２７により精密変位部分の弾性収縮を実現し、弾性リード２７はフランジアダプタ２８により基板キャリア支持面２９の中心に接続され、真空基板キャリア機構１２の安定なＺ方向精密変位移動を実現する。
【0063】
当業者であれば理解されるように、本発明の各実施例及び／又は請求の範囲に記載の特徴は、本発明に明確に記載されていない、様々な組み合わせ又は／又は結合を行うことができる。特に、本発明の精神及び教示から逸脱することなく、本発明の各実施例及び／又は請求の範囲に記載の特徴は、様々な組み合わせ及び／又は結合を行うことができる。これらの組み合わせ及び／又は結合は、全て本発明の範囲に属するものとする。
【0064】
本発明の特定の例示的な実施例を参照して本発明を示して説明したが、当業者であれば理解されるように、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって限定された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明の形態及び細部について様々な変更を行うことができる。したがって、本発明の範囲は、上記実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲だけでなく、添付の請求の範囲の等価物によって限定されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】