一種用于光刻曝光的快門裝置及其使用方法
【專利摘要】一種用于光刻曝光的快門裝置及其使用方法，包括固定葉片和可動葉片，所述固定葉片和所述可動葉片上分布有孔洞，固定葉片和可動葉片在光束照射區域內的孔洞分布相同，所述可動葉片可通過相對于所述固定葉片運動，使所述可動葉片孔洞與所述固定葉片孔洞由不相交至重合或部分重合，實現快門的開閉。將所述可動葉片孔洞與所述固定葉片孔洞完全交錯分開狀態設置為快門關閉狀態，此時可動葉片的位置為關閉位置；確定曝光劑量范圍，將曝光劑量范圍分段；確定各個曝光劑量段的可動葉片位置；根據曝光設定劑量，控制可動葉片在所述關閉位置和所述曝光設定劑量所屬的曝光劑量段的可動葉片位置之間移動。本發明可以減少曝光時間，提高光束功率的均勻性。
【專利說明】一種用于光刻曝光的快門裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種快門裝置及其使用方法，特別涉及一種用于光刻曝光中的快門裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]光刻機的一個重要指標是最小線寬，曝光劑量的過大或不足都將影響光刻膠顯影效果，從而降低最小線寬指標。曝光劑量的精密控制，能為整個光刻工藝穩定打下良好基礎。
[0003]采用高壓汞燈作為光源的曝光系統，曝光劑量的控制通過快門的開閉實現。具體過程如下:高壓汞燈輸出光功率達到穩定；打開快門開始曝光，同步開始計算曝光劑量；達到設定劑量，關閉快門，曝光結束。在現有技術中，快門只能實現簡單的開閉。
[0004]圖1示出了一種使用旋轉葉片結構的快門，快門葉片61通過旋轉實現光束的通過與遮擋。由于受制于旋轉電機的速度，小劑量曝光需要使用衰減器62對光功率進行衰減以增加曝光時間。衰減器62分為三個部分，分別為75%透過率區域63、100%透過率區域64和15%透過率區域65。該快門裝置需要在曝光系統中增加衰減器，并且在衰減器切換衰減率的過程中不可以進行曝光操作，增加了曝光時間；同時由于光束均勻性的要求，快門葉片61實現開閉的過程只能沿一個固定的方向旋轉，從而限定了曝光一次的最小時間不能低于葉片旋轉一周的時間。美國專利US4839679披露的快門裝置采用葉片直線運動的結構，但也存在以上缺陷。

【發明內容】

[0005]現有技術存在的技術問題在于，現有快門裝置單次曝光時間長且光束功率不均。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種用于光刻曝光的快門裝置，包括固定葉片和可動葉片，所述固定葉片和所述可動葉片上分布有孔洞，所述固定葉片和所述可動葉片在光束照射區域內的孔洞分布相同，所述可動葉片可通過相對于所述固定葉片運動，使所述可動葉片孔洞與所述固定葉片孔洞由不相交至重合或部分重合，實現快門的開閉。
[0007]所述可動葉片相對于所述固定葉片運動可以通過繞轉動軸轉動實現。
[0008]所述可動葉片相對于所述固定葉片運動可以通過平移實現。
[0009]本發明還提供了一種前述快門裝置的使用方法，包括
將所述可動葉片孔洞與所述固定葉片孔洞完全交錯分開狀態設置為快門關閉狀態，此時可動葉片的位置為關閉位置；
確定曝光劑量范圍，將曝光劑量范圍分段；
確定各個曝光劑量段的可動葉片位置；
根據曝光設定劑量，控制可動葉片在所述關閉位置和所述曝光設定劑量所屬的曝光劑量段的可動葉片位置之間移動。
[0010]本發明提出的快門裝置不需要使用衰減器裝置，省去了切換衰減率使用的時間；可以做小范圍的往復運動不會引起光束功率不均，減小了單次曝光的時間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]關于本發明的優點與精神可以通過以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的了解。
[0012]圖1為現有技術中一種快門裝置的示意圖；
圖2為本發明轉動式快門裝置的結構示意圖；
圖3為圖2中葉片上孔洞分布示意圖；
圖4為圖2中的快門開閉示意圖；
圖5為本發明平移式快門裝置的結構示意圖；
圖6為圖5中的快門開閉示意圖；
圖7為使用本發明快門裝置的曝光系統示意圖；
圖8為本發明快門裝置在光路中的位置示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖詳細說明本發明的具體實施例。
[0014]第一實施例
參見圖2所示，本發明提出了一種用于光刻曝光的快門裝置，包括固定葉片12與可動葉片11，固定葉片12固定在某個位置后位置不再變動，可動葉片11與固定葉片12靠近且葉片面相互平行，可動葉片11可以在葉片平面內繞轉動軸轉動；固定葉片12與可動葉片11上面分布均勻的孔洞。其中，圖2左側部分為本快門裝置的側視圖，右側部分為本快門裝置的平面圖。
[0015]圖3為圖2中可動葉片11或者固定葉片12上的孔洞分布示意圖。固定葉片12與可動葉片11在光束照射區域33內的孔洞分布相同，葉片分為孔洞31與遮光區域32。當可動葉片11與固定葉片12處于孔洞完全重合狀態時，葉片上的孔洞31完全透光；當可動葉片11與固定葉片12處于孔洞交錯分開時，固定葉片12與可動葉片11上孔洞31被彼此的遮光區域32遮擋，此時在光束照射區域33內是不透光的。
[0016]本發明轉動式快門裝置可以實現三種狀態:
1、關閉狀態:固定葉片12的遮光區域將可動葉片11的孔洞完全遮擋住，且可動葉片11的遮光區域將固定葉片12的孔洞完全遮擋，此時快門不透光；
2、完全打開狀態:固定葉片12與可動葉片11的孔洞完全重合，此時光的通過率最大；
3、部分打開狀態:固定葉片12的遮光區域將可動葉片11的孔洞部分遮擋，或可動葉片11的遮光區域將固定葉片12的孔洞部分遮擋，即孔洞部分重合時，此時快門透過的光與孔洞被遮擋的范圍大小有關。
[0017]圖4為轉動式快門裝置快門開閉示意圖，由左至右依次圖示了開閉過程中，快門完全打開狀態到快門關閉狀態再到快門完全打開狀態的過程。形態41為快門完全打開狀態，此時可動葉片11沿箭頭方向順時針轉動；形態42為快門部分打開狀態，此時可動葉片11沿箭頭方向順時針轉動，形成下一個形態43，形態43為快門關閉狀態，形態43中的可動葉片11沿箭頭方向逆時針轉動形成形態44，形態44為快門的部分打開狀態，此時可動葉片11沿箭頭方向逆時針轉動形成形態45，形態45為快門完全打開狀態。可動葉片11在光束照射區域33內繞轉動軸13往復轉動，實現快門的開閉。
[0018]第二實施例
參見圖5所示，本發明還提出了一種平移式快門裝置，可動葉片21可以在平面內相對固定葉片22平移，同樣實現第一實施例中的三種狀態。
[0019]圖5為本實施例平移式快門裝置從關閉狀態到部分打開狀態再到完全打開狀態的示意圖，由左至右依次圖示了開閉過程中，快門完全打開狀態到快門關閉狀態再到快門完全打開狀態的過程。形態51為快門完全打開狀態，此時可動葉片11沿箭頭方向向右平移；形態52為快門部分打開狀態，此時可動葉片21沿箭頭方向向右平移，形成下一個形態53，形態53為快門關閉狀態，形態53中的可動葉片21沿箭頭方向向左平移形成形態54，形態54為快門的部分打開狀態，此時可動葉片21沿箭頭方向向左平移形成形態55，形態55為快門完全打開狀態。可動葉片21在光束照射區域內往復平移，實現快門的開閉。
[0020]圖7為一種使用本發明快門裝置的曝光系統示意圖，該曝光系統包括能量傳感器
1、控制器2、光源3與快門4。如果系統要求曝光的劑量范圍是20-100mj，光源3可以為汞燈光源。
[0021]其中，能量傳感器I與控制器2相互連接，用來測量光束能量，并反饋能量信號給控制器2，能量傳感器I響應的能量范圍為紫外光波長能量；控制器2與光源3、能量傳感器I和快門4相互連接，用來完成信號檢測、運算以及發送命令，最終控制光源3以及快門4的運行情況；快門4通過控制光源3發出光束的功率控制曝光劑量；光源3與控制器2相連接，用來發出紫外光束。其中快門使用圖2所示的轉動式快門裝置或圖5所示的平移式快門裝置。
[0022]應用本發明快門裝置的曝光方法包括以下流程:
(O快門的可動葉片置于初始的關閉位置；
(2)根據實際需要曝光的劑量計算本次曝光快門可動葉片打開位置；
(3)快門的可動葉片運動到打開位置，開始曝光；
(4)曝光達到設定劑量，可動葉片沿相反方向返回到關閉位置。
[0023]其中，上述步驟(2)中確定可動葉片打開位置的過程具體包括:
A、將快門關閉狀態時可動葉片的位置設定為a，即為關閉位置；
B、快門從部分打開狀態到完全打開狀態的過程中，可動葉片的經過的位置離散為bn，bn由需要曝光的劑量段決定，例如劑量可以在20-100mj范圍內實現曝光，假設在20-50mj范圍內快門葉片在關閉位置a與部分打開位置Id1之間的運動狀態較佳，即所用的時間較短，則位置h作為20-50mj范圍內快門葉片的打開位置，同理設置在50-100mj范圍快門葉片的打開位置為b2，實際劑量的分段數量與bn的實際位置須經過實際測試后確定，即通過標定實現，標定根據快門葉片的具體控制參數，主要是時間參數確定分段的數量與設定的位置，即在分段的劑量曝光過程中，快門葉片在關閉位置a與設定位置bn之間的運動狀態為較佳；
C、如果設定劑量在20-50mj之間，那么以a作為快門的關閉狀態，以Id1作為快門的打開狀態；曝光過程中控制可動葉片在a與Id1之間運動；
D、如果設定劑量在50-1OOmj之間，那么以a作為快門的關閉狀態，以b2作為快門的打開狀態；曝光過程中控制可動葉片在a與b2之間運動；
圖8為本發明所述快門裝置在光路中的位置。其中燈室90發出光線92，固定葉片22與可動葉片21放置在燈室90的出光口附近，光線92通過固定葉片22與可動葉片21后進入耦合鏡組91。固定葉片22與可動葉片21的位置可以調換。這里的快門裝置既可以采用轉動式的快門裝置，也可以采用平移式的快門裝置。
[0024]本說明書中所述的只是本發明的較佳具體實施例，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對本發明的限制。凡本領域技術人員依本發明的構思通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在本發明的范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于光刻曝光的快門裝置，其特征在于，包括固定葉片和可動葉片，所述固定葉片和所述可動葉片上分布有孔洞，所述固定葉片和所述可動葉片在光束照射區域內的孔洞分布相同，所述可動葉片可通過相對于所述固定葉片運動，使所述可動葉片孔洞與所述固定葉片孔洞由不相交至重合或部分重合，實現快門的開閉。
2.根據權利要求1所述的快門裝置，其特征在于，所述可動葉片相對于所述固定葉片運動為繞轉動軸轉動。
3.根據權利要求1所述的快門裝置，其特征在于，所述可動葉片相對于所述固定葉片運動為平移運動。
4.如權利要求1至3中任意一項所述的快門裝置的使用方法，其特征在于，包括: 將所述可動葉片孔洞與所述固定葉片孔洞完全交錯分開狀態設置為快門關閉狀態，此時可動葉片的位置為關閉位置； 確定曝光劑量范圍，將曝光劑量范圍分段； 確定各個曝光劑量段的可動葉片位置； 根據曝光設定劑量，控制可動葉片在所述關閉位置和所述曝光設定劑量所屬的曝光劑量段的可動葉片位置之間移動。
【文檔編號】G03B9/10GK103631066SQ201210296891
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月21日 優先權日:2012年8月21日
【發明者】孫智超, 羅聞 申請人:上海微電子裝備有限公司