球形氣動找平機構的製作方法
2023-04-29 03:27:56 1
專利名稱：球形氣動找平機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種接觸接近式光刻機對準工作檯的找平機構，特別是涉及一種接觸接近式光刻機對準工作檯的球形氣動找平機構。
背景技術：
找平機構是接觸接近式光刻機對準工作檯部件中的關鍵裝置，也是瓶頸技術，該裝置直接體現接觸接近式光刻機的研製、生產、製造、裝配等技術水平。由於基片上下表面的不平行，在基片吸附固定後與掩膜版表面接觸時二者之間會形成一個楔形角，找平機構就是為了消除這個楔形誤差，使基片與掩膜版完全接觸，接觸面達到平行狀態。國外接觸接近式光刻機的找平機構都是自行研製的，屬於核心技術受到保護。國內接觸接近式光刻機目前配置的找平機構，普遍採用半球形找平技術，找平時由於凸凹兩個半球面直接相互接觸相對運動頻繁、磨損快，磨損後無法維修，只能進行更換；且找平力大，易造成掩膜版變形從而影響基片曝光質量，特別對於薄基片容易造成碎片。因此，從社會效益和經濟效益兩方面考慮，研製開發易於找平、找平力小的球形氣動找平機構是非常必要的。
發明內容
本發明的目的是針對已有接觸接近式光刻機找平技術的不足，提供一種接觸接近式光刻機能夠實現基片與掩膜版找平時易於找平、鎖緊時X及Y方向無漂移、找平力小、維護方便的球形氣動找平機構。本發明的目的是能夠實現的。本發明的球形氣動找平機構是在已有技術的基礎上進行改進得以實現的，本發明的球形氣動找平機構包括互為呈球形結構且上板2坐落在支座I球形凹面中的支座I與上板2，本發明的球形氣動找平機構的特徵在於所述支座I的球形凹面上均布對稱設有若干個出氣口 I』，所述每個出氣口 I』上均通過螺釘固接一個與支座I球形凹面一致的節流蓋3，所述節流蓋3與支座I結合部之間設有密封膠圈5，所述節流蓋3上設有節流孔，所述節流蓋3的節流孔外側出口端處在所述支座I與上板2之間形成的空間處，內側入口端處在支座I內部設有的支座通氣道出口處，所述一個節流蓋3對應一條支座通氣道，所述支座I外部設有一個支座進氣嘴10，所述若干條支座通氣道的進氣端匯總與所述支座進氣嘴10連通，所述支座進氣嘴10與氣動系統的調速閥13的出口連接，所述調速閥13的進口通過串聯的兩個電磁閥16既與真空泵15管路連接，又通過減壓閥19與壓縮空氣泵14管路連接，所述節流蓋3與所述支座I之間形成的空間經過支座進氣嘴10通過兩個電磁閥16或者與壓縮空氣泵14連通或者與真空泵15連通。所述上板2四個角部各設有一個吸盤4，所述每個吸盤4的氣孔下面均與設置在上板2內部的一條上板通氣道連通，四個上板通氣道的進口匯總與設置在上板2上的上板進氣嘴11連通，所述上板進氣嘴11通過一個電磁閥17與真空泵15管路連接，
所述上板2上面置有一個平板狀承片臺6，所述承片臺6上開有若干同心圓的環形槽，每個所述環形槽均互為聯通，所述互為聯通的環形槽下面通過承片臺6內部設置的承片臺通氣道與安裝在所述承片臺6上的承片臺進氣嘴12連通，所述承片臺進氣嘴12通過一個電磁閥18與真空泵15管路連接。本發明球形氣動找平機構，其中各條所述支座通氣道的長度相等，內徑相同。本發明球形氣動找平機構，其中所述節流蓋3的節流孔孔徑為O. 5 1mm。本發明球形氣動找平機構，其中所述支座進氣嘴10前面經壓縮空氣泵14輸入的氣壓力為O. 4MPa，支座進氣嘴10、上板進氣嘴11以及承片臺進氣嘴12前面經真空泵15製造的負壓為-O. 08MPa。本發明球形氣動找平機構與現有技術不同之處在於本發明球形氣動找平機構的支座上設有三個節流蓋，節流蓋上的節流孔既與壓縮氣源相通又與真空氣源相通；上板設置的吸盤以及承片臺設置的環形槽均與真空氣源相通。支座與上板之間通入壓縮空氣時形成氣膜，氣膜將上板浮起；上板的吸盤通過真空泵將承片臺吸附固定，承片臺也通過真空泵將基片吸附固定，固定了基片的上板被氣膜浮起後，既可通過版架十分便利的對上板找平且找平力還很小，另外找平時也減弱了支座與上板間的摩擦力，使得支座和上板不易出現摩損，增大了上板和支座的使用壽命。上板找平後，將支座與上板之間的壓縮空氣切換成由真空泵製造的真空狀態，使支座與上板之間形成真空負壓的吸附狀態，上板連同其上的基片則會被鎖緊，鎖緊過程中，上板連同基片不會相對支座產生X、Y方向的位移，保持找平後的工作狀態，從而極大地減少了基片被找平時的損壞率。本發明球形氣動找平機構是一種理想的基片找平設備。下面結合附圖對本發明的球形氣動找平機構作進一步說明。
圖1是球形氣動找平機構結構未裝承片臺時的立體結構示意圖。圖2是球形氣動找平機構結構吸附了承片臺時的立體結構示意圖。圖3是球形氣動找平機構未裝承片臺時的結構主視示意圖。圖4是圖3中的A局部放大視圖。圖5是球形氣動找平機構中支座的俯視圖。圖6是球形氣動找平機構工作示意圖。圖7是球形氣動找平機構中的氣動系統原理圖。圖中1支座、1』出氣口、2上板、3節流蓋、4吸盤、5密封圈、6承片臺、7基片、8掩膜版、9版架、10支座進氣嘴、11上板進氣嘴、12承片臺進氣嘴、13調壓閥、14壓縮空氣泵、15真空泵、16電磁閥、17電磁閥、18電磁閥、19減壓器。
具體實施例方式如圖1、圖3、圖4、圖5、圖7所示，本發明的球形氣動找平機構是在已有技術的基礎上進行改進得以實現的，本發明的球形氣動找平機構包括互為呈球形結構且上板2坐落在支座I球形凹面中的支座I與上板2。本發明球形氣動找平機構的支座I的球形凹面上按120°角均布設有三個出氣口
I』，每個出氣口 I 』上均通過螺釘固接一個與支座I球形凹面一致的節流蓋3，節流蓋3與支座I結合部之間設有密封膠圈5，密封膠圈5用於防止漏氣造成氣膜不均。節流蓋3上設有節流孔。節流蓋3的節流孔外側出口端處在支座I與上板2之間形成的空間處，內側入口端處在支座I內部設有的支座通氣道出口處。一個節流蓋3對應一條支座通氣道。支座I外部設有一個支座進氣嘴10。若干條支座通氣道的進氣端匯總與支座進氣嘴10連通。支座進氣嘴10與氣動系統的調速閥13的出口連接，調速閥13的進口通過串聯的兩個電磁閥16既與真空泵15管路連接，又通過減壓閥19與壓縮空氣泵14管路連接。節流蓋3與支座I之間形成的空間經過支座進氣嘴10通過兩個電磁閥16或者與壓縮空氣泵14連通或者與真空泵15連通。如圖1所示，上板2四個角部各設有一個吸盤4，每個吸盤4的氣孔下面均與設置在上板2內部的一條上板通氣道連通，四個上板通氣道的進口匯總與設置在上板2上的上板進氣嘴11連通。如圖7所示，上板進氣嘴11通過一個電磁閥17與真空泵15管路連接。如圖2、圖6所示,上板2上面置有一個平板狀承片臺6。承片臺6上開有若干同心圓的環形槽，各個環形槽均互為聯通。互為聯通的環形槽下面通過承片臺6內部設置的承片臺通氣道與安裝在承片臺6上的承片臺進氣嘴12連通。如圖7所示，承片臺進氣嘴12通過一個電磁閥18與真空泵15管路連接。本發明球形氣動找平機構中，各條支座通氣道的長度相等，內徑相同。節流蓋3的節流孔孔徑為O. 5_。支座進氣嘴10前面經壓縮空氣泵14輸入的氣壓力為O. 4MPa，支座進氣嘴10、上板進氣嘴11以及承片臺進氣嘴12前面經真空泵15製造的負壓為-O. OSMPa0本發明工作原理如下
如圖5所示，找平開始前，啟動真空泵15，用-O. 08MPa的真空度將前承片臺6吸附固定在吸盤4上；將基片7吸附固定在承片臺6上。將掩膜版8固定在版架9上，版架9可通過外部升降機構做Z向上下運動，此時開始找平工作。支座I上的節流蓋3按120°角均勻分布三個，用以克服了氣壓不穩引起的氣膜分布不均對找平效果的影響。將O. 4MPa壓縮空氣通過支座進氣嘴10接入支座I，通過支座通氣道進入節流蓋3，再通過節流蓋3上的節流孔在支座I和上板2的球面之間形成有一定剛度的氣膜，氣膜使上板2處於穩定的懸浮狀態。找平時，上板2四角的吸盤4通過真空負壓(-0. OSMPa)吸附固定承片臺6，將基片7與掩膜版8的找平力傳遞到上板2上，上板2又將其找平力傳遞到與之接觸的氣膜上，因此基片7與掩膜版8接觸瞬間就將找平力傳遞到了氣膜上。氣膜吸收找平力實現基片7與掩膜版8軟接觸，減小了找平力，薄基片7則不會損壞。此時，外部的升降機構通過版架9帶動掩膜版8向下運動，使掩膜版8逐漸與基片7接觸完成找平過程。在基片7與掩膜版8接觸時，它們之間存在一個楔形角，這個楔形角角度很小，並且形成的楔形角是隨機的，當高點接觸時，吸附承片臺6的吸盤4將找平力通過上板2傳遞到氣膜上，氣膜厚度發生微量的變形吸收找平力，同時對上板2施加反作用力，直至楔形角消除，基片7與掩膜版8完全接觸，由於氣膜發生微量的變形使找平力變小，隨著掩膜版8繼續向下運動，當基片7與掩膜版8完全接觸時，上板2與支座I球面之間的氣膜間隙減小，根據帕斯卡定理和牛頓定理，氣膜的壓力重新平衡，對上板2的反作用力使基片7與掩膜版8緊密接觸，此時基片7與掩膜版8已經完成找平。這時再將支座I中通入的壓縮空氣切換為真空負壓(-0. 08MPa)，勻速的將壓縮空氣抽出，使支座I和上板2間的氣膜消失直到二者緊密接觸，即鎖緊了剛才已經找平的位置，記憶了找平狀態。由於三個節流蓋3均勻分布，上板2處於穩定的懸浮狀態，因此找平時與上板2吸附固定的承片臺6與版架9之間無平面的X、Y向相對運動，不會對基片7及掩膜版8表面造成損傷。支座I和上板2球面之間的氣膜，使上板在找平時運動柔和；避免了找平時兩個半球面直接接觸造成的幹摩擦，摩擦粉被真空電磁閥16吸入，會加劇閥體裡密封件、閥芯的磨損，產生真空洩漏，無法保持找平狀態。節流蓋3是球形氣動找平機構中的關鍵零件。節流蓋3的數量可選擇三個至六個且均勻分布，以形成均勻的氣膜。節流孔孔徑是決定氣膜剛度的重要因素之一，選擇小節流孔通常可以獲得更高的氣膜剛度，另外還可以大幅降低耗氣量；節流孔孔徑的選擇還與找平力大小、零部件質量有關；如果節流孔過小，很容易造成小孔堵塞，失去了可靠性。本發明中採用的節流孔徑為O. 5mm，即達到了預期的效果。實踐中節流孔可為O. 5 1mm。實施過程中根據找平力要求、零件質量等因素的改變，可改變節流蓋的數量及節流孔徑的大小。找平機構氣路原理如圖6所示，球形氣動找平機構氣路中氣源分別由壓縮空氣泵14和真空泵15提供，氣路的通斷及切換均由電磁閥控制，電磁閥共4個。其中承片臺6吸附基片7所用的真空由電磁閥18控制；吸盤4吸附承片臺6所用的真空由電磁閥17控制；上板2通過節流蓋3形成的氣膜找平，找平後將壓縮空氣切換為真空用於鎖緊找平狀態，壓縮空氣和真空的通斷及切換用兩個電磁閥16同時控制組合完成，通入的壓縮空氣由一個減壓閥19調節氣體壓力，並由一個調速閥13調節壓縮空氣及真空流量以控制氣流速度。以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護範圍內。
權利要求
1.一種球形氣動找平機構，包括互為呈球形結構且上板2坐落在支座I球形凹面中的支座I與上板2，其特徵在於所述支座I的球形凹面上均布對稱設有若干個出氣口 1』，所述每個出氣口 I』上均通過螺釘固接一個與支座I球形凹面一致的節流蓋3，所述節流蓋3與支座I結合部之間設有密封膠圈5，所述節流蓋3上設有節流孔，所述節流蓋3的節流孔外側出口端處在所述支座I與上板2之間形成的空間處，內側入口端處在支座I內部設有的支座通氣道出口處，所述一個節流蓋3對應一條支座通氣道，所述支座I外部設有一個支座進氣嘴10，所述若干條支座通氣道的進氣端匯總與所述支座進氣嘴10連通，所述支座進氣嘴10與氣動系統的調速閥13的出口連接，所述調速閥13的進口通過串聯的兩個電磁閥16既與真空泵15管路連接，又通過減壓閥19與壓縮空氣泵14管路連接，所述節流蓋3與所述支座I之間形成的空間經過支座進氣嘴10通過兩個電磁閥16或者與壓縮空氣泵14連通或者與真空泵15連通； 所述上板2四個角部各設有一個吸盤4，所述每個吸盤4的氣孔下面均與設置在上板2內部的一條上板通氣道連通，四個上板通氣道的進口匯總與設置在上板2上的上板進氣嘴11連通，所述上板進氣嘴11通過一個電磁閥17與真空泵15管路連接， 所述上板2上面置有一個平板狀承片臺6，所述承片臺6上開有若干同心圓的環形槽，每個所述環形槽均互為聯通，所述互為聯通的環形槽下面通過承片臺6內部設置的承片臺通氣道與安裝在所述承片臺6上的承片臺進氣嘴12連通，所述承片臺進氣嘴12通過一個電磁閥18與真空泵15管路連接。
2.根據權利要求1所述的球形氣動找平機構，其特徵在於各條所述支座通氣道的長度相等，內徑相同。
3.根據權利要求1所述的球形氣動找平機構，其特徵在於所述節流蓋3的節流孔孔徑為0. 5 1mm。
4.根據權利要求1或3所述的球形氣動找平機構，其特徵在於所述支座進氣嘴10前面經壓縮空氣泵14輸入的氣壓力為0. 4MPa，支座進氣嘴10、上板進氣嘴11以及承片臺進氣嘴12前面經真空泵15製造的負壓為-0. 08MPa。
全文摘要
一種球形氣動找平機構，包括支座與上板。支座的球形凹面上均布若干個出氣口，出氣口上固接與球形凹面一致的帶有節流孔的節流蓋。節流孔氣流出口端處在支座與上板之間處，入口端處在支座內部通氣道出口處。一個節流蓋對應一條支座通氣道。通氣道匯總後既與壓縮空氣源相通又與真空源相通。上板的吸盤以及承片臺的環形槽均與真空氣源相通。支座與上板之間通入壓縮空氣形成氣膜將上板浮起。上板真空吸附承片臺，承片臺真空吸附基片。上板被氣膜浮起後可容易的進行基片找平且找平力還很小；上板和支座的摩損小，增大了兩者的使用壽命。壓縮空氣切換成真空，上板連同基片被鎖緊，基片不會產生X、Y方向的位移，減少了基片的損壞率。
文檔編號G03F9/00GK103048886SQ20121047792
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者李霖, 蒲繼祖, 甄萬財 申請人:中國電子科技集團公司第四十五研究所