步進(jìn)掃描光刻機(jī)整機(jī)集成工藝方案設(shè)計(jì)

分系統(tǒng)集成工藝方案設(shè)計(jì)：

分系統(tǒng)集成工藝方案設(shè)計(jì)包含布局與接口分析、集成與檢測(cè)方案規(guī)劃、集成工具工裝需求規(guī)劃、集成步驟規(guī)劃等。布局與接口分析：主要是分析分系統(tǒng)在整機(jī)中的布局、接口的形式、定位方式等；集成與檢測(cè)方案規(guī)劃：主要是分析集成指標(biāo)，結(jié)合布局與接口形式規(guī)劃集成方案及檢測(cè)方法，如指標(biāo)無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)，還需要進(jìn)行裝配尺寸鏈分解；集成工具工裝需求規(guī)劃：根據(jù)集成和檢測(cè)方案，選擇適用的工具/檢具，如需要設(shè)計(jì)專用工裝輔助集成或檢測(cè)的，則需給出工裝設(shè)計(jì)方案及其指標(biāo)需求；集成步驟規(guī)劃：制定分系統(tǒng)集成到整機(jī)上的集成步驟。步進(jìn)掃描光刻機(jī)集成工藝方案非常復(fù)雜，下文將通過(guò)幾個(gè)分系統(tǒng)案例，闡述集成工藝方案的設(shè)計(jì)過(guò)程。

調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)

調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)安裝在主基板下方，物鏡安裝在主基板上方，結(jié)構(gòu)布局如圖1所示。根據(jù)整機(jī)測(cè)校流程，調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)在物鏡曝光過(guò)程中實(shí)時(shí)調(diào)平調(diào)焦，因此，要求調(diào)焦調(diào)平焦面與像面的垂向集成誤差不能超過(guò)調(diào)焦調(diào)平的焦深范

圍。步進(jìn)掃描光刻機(jī)所選用的調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)焦深范圍非常小，是微米級(jí)別的。由此，調(diào)焦調(diào)平集成方案規(guī)劃需解決以下幾方面的問(wèn)題：1、調(diào)焦調(diào)平焦面和像面都是光學(xué)面，相互為基準(zhǔn)集成，集成階段如何去確定這兩個(gè)光學(xué)面的位置；

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圖1調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)機(jī)構(gòu)布局

2、指標(biāo)是微米級(jí)別的，常規(guī)的測(cè)量方法達(dá)不到這個(gè)級(jí)別的測(cè)量精度，該選用什么樣的測(cè)量?jī)x器；

3、在線集成空間小，選用的測(cè)量方法如何滿足空間要求；

4、指標(biāo)是微米級(jí)別的，可測(cè)量，還需可調(diào)整，調(diào)整結(jié)構(gòu)必須有高于指標(biāo)的調(diào)整分辨率才能最終實(shí)現(xiàn)指標(biāo)?；谏鲜龅膯?wèn)題，我們逐個(gè)分析展開(kāi)：

1、確定調(diào)焦調(diào)平焦面和像面兩個(gè)光學(xué)面的位置。由于調(diào)焦調(diào)平焦面和像面是兩個(gè)光學(xué)面，位置無(wú)法直接可見(jiàn)，不利于測(cè)量，那么首先需要解決可見(jiàn)可測(cè)問(wèn)題。因此考慮引入一個(gè)可見(jiàn)可測(cè)的面作為第三方基準(zhǔn)，如果調(diào)焦調(diào)平焦面和像面分別可根據(jù)這個(gè)第三方基準(zhǔn)集成，那么問(wèn)題就可解決。由此，引入了第三方基準(zhǔn)面，即圖1中基準(zhǔn)A。接下來(lái)解決調(diào)焦調(diào)平焦面相對(duì)于基準(zhǔn)A面的可集成性。根據(jù)調(diào)焦調(diào)平性能可知，如果提供一個(gè)光學(xué)鏡面，那么調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)可基于這個(gè)鏡面進(jìn)行調(diào)整，并可測(cè)出其焦面相對(duì)于鏡面的位置偏差，因此，只要我們引入的這個(gè)基準(zhǔn)面是光學(xué)鏡面即可。至于像面，它和調(diào)焦調(diào)平焦面不同，不能采用同樣的方式解決問(wèn)題。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，物鏡像面可以和其機(jī)械面/光學(xué)鏡片面建立關(guān)系，由此我們對(duì)物鏡提出了設(shè)計(jì)需求：在物鏡底部提供一個(gè)光學(xué)鏡面B面，作為物鏡的間接基準(zhǔn)，即圖1中基準(zhǔn)B。

這樣我們就把調(diào)焦調(diào)平焦面和像面通過(guò)兩個(gè)間接基準(zhǔn)A面和B面給實(shí)體化了，至于兩個(gè)光學(xué)鏡面間的尺寸測(cè)量可選用光學(xué)檢測(cè)的方法實(shí)現(xiàn)。由于集成指標(biāo)是通過(guò)引入的幾個(gè)基準(zhǔn)間接實(shí)現(xiàn)，因此需要進(jìn)行裝配尺寸鏈分解，定義各組成環(huán)的集成要求。這個(gè)尺寸鏈的組成環(huán)為：調(diào)焦調(diào)平焦面相對(duì)于A面、像面相對(duì)于B面、A面相對(duì)于B面，它們的累積誤差需小于調(diào)焦調(diào)平焦面相對(duì)于像面間的指標(biāo)需求。

2、測(cè)量?jī)x器選型

這個(gè)測(cè)量?jī)x器需滿足以下幾個(gè)條件：

1）測(cè)量精度微米級(jí)以上；

2）可用于光學(xué)鏡面間的測(cè)量；

3）可滿足測(cè)量空間要求。

經(jīng)過(guò)選型，測(cè)厚儀可實(shí)現(xiàn)上述所有需求，測(cè)量精度1微米。

3、如何調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)精度這個(gè)就需要給設(shè)計(jì)提需求：

1）要求調(diào)焦調(diào)平和物鏡兩個(gè)分系統(tǒng)提供可調(diào)整結(jié)構(gòu)，調(diào)整分辨率高于微米級(jí)；

2）調(diào)整結(jié)構(gòu)在物鏡和調(diào)焦調(diào)平整機(jī)集成階段具有可操作空間，且使用簡(jiǎn)便。通過(guò)上述的方案設(shè)計(jì)，我們最終確定了調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)集成指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)方案。

零位傳感器

零位傳感器由PSD和角錐鏡兩個(gè)部分組成，共3組。PSD部分安裝在主基板下方，角錐鏡安裝在工件臺(tái)chuck上，結(jié)構(gòu)布局如圖2所示。

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圖2零位傳感器結(jié)構(gòu)布局

要求PSD相對(duì)于角錐鏡的集成精度為微米級(jí)，3組精度同時(shí)保證，可直接用零位傳感器作為測(cè)量?jī)x器測(cè)量。雖然零位傳感器的集成精度可直接測(cè)量，但工件臺(tái)集成后，PSD和角錐鏡之間距離小于20mm，缺少必要的調(diào)整空間，沒(méi)法調(diào)，指標(biāo)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)?；谶@種情況，在線直接裝調(diào)的方案被排除了。由于集成精度是微米級(jí)別的，所以離線集成方式也被排除。最后，考慮到影響集成空間的是工件臺(tái)本體，那么裝調(diào)零位傳感器時(shí)若只用chuck，工件臺(tái)本體不安裝，用一個(gè)工裝去模擬工件臺(tái)支撐chuck，這個(gè)集成空間問(wèn)題是否可被解決，經(jīng)分析和評(píng)估，方案可行。調(diào)整完成后，再將chuck重新安裝到工件臺(tái)上。后續(xù)測(cè)校過(guò)程中，只要chuck能找到PSD和chuck上角錐鏡配作調(diào)整的位置，就能實(shí)現(xiàn)零位對(duì)準(zhǔn)。

掩模臺(tái)分系統(tǒng):

掩模臺(tái)分系統(tǒng)安裝在整機(jī)框架的掩模臺(tái)支架上，掩模臺(tái)的結(jié)構(gòu)布局如圖3所示。

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圖3掩模臺(tái)結(jié)構(gòu)布局簡(jiǎn)圖

掩模臺(tái)和掩模臺(tái)支架通過(guò)一面兩銷(xiāo)定位，集成指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)不需要調(diào)整和檢測(cè)，安裝到位即可。掩模臺(tái)集成需要重點(diǎn)關(guān)注的是：

1、?因照明系統(tǒng)空間位置的約束，掩模臺(tái)集成能吊運(yùn)，只能通過(guò)移入移出機(jī)構(gòu)將其移至集成工位；

2、掩模臺(tái)重1.2t，提升行程>1.7m；

3、掩模臺(tái)從工裝上向移入移出機(jī)構(gòu)工位交接時(shí)，接口需對(duì)準(zhǔn)，重載、高位的對(duì)準(zhǔn)，如何保證操作便捷、安全；

4、掩模臺(tái)從移入移出機(jī)構(gòu)向掩模臺(tái)支架工位交接時(shí)，接口需對(duì)準(zhǔn)，同樣如何保證操作便捷、安全。上述這些都需要工裝設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)關(guān)注的。工裝的需求分析，通常需要詳細(xì)梳理集成步驟，再根據(jù)各集成步驟，提出工裝需求，下面將梳理掩模臺(tái)的安裝步驟，以及分析每個(gè)步驟的工裝需求：

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綜合上述的分析結(jié)果，就可以給出合理的工裝需求。

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