步進掃描光刻機整機集成工藝方案設(shè)計
分系統(tǒng)集成工藝方案設(shè)計：
分系統(tǒng)集成工藝方案設(shè)計包含布局與接口分析、集成與檢測方案規(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)在整機中的布局、接口的形式、定位方式等；集成與檢測方案規(guī)劃：主要是分析集成指標(biāo)，結(jié)合布局與接口形式規(guī)劃集成方案及檢測方法，如指標(biāo)無法直接實現(xiàn)，還需要進行裝配尺寸鏈分解；集成工具工裝需求規(guī)劃：根據(jù)集成和檢測方案，選擇適用的工具/檢具，如需要設(shè)計專用工裝輔助集成或檢測的，則需給出工裝設(shè)計方案及其指標(biāo)需求；集成步驟規(guī)劃：制定分系統(tǒng)集成到整機上的集成步驟。步進掃描光刻機集成工藝方案非常復(fù)雜，下文將通過幾個分系統(tǒng)案例，闡述集成工藝方案的設(shè)計過程。
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)整機測校流程，調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)在物鏡曝光過程中實時調(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調(diào)焦調(diào)平的焦深范
圍。步進掃描光刻機所選用的調(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光學(xué)面的位置；
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圖1調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)機構(gòu)布局
2、指標(biāo)是微米級別的，常規(guī)的測量方法達不到這個級別的測量精度，該選用什么樣的測量儀器；
3、在線集成空間小，選用的測量方法如何滿足空間要求；
4、指標(biāo)是微米級別的，可測量，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現(xiàn)指標(biāo)?；谏鲜龅膯栴}，我們逐個分析展開：
1、確定調(diào)焦調(diào)平焦面和像面兩個光學(xué)面的位置。由于調(diào)焦調(diào)平焦面和像面是兩個光學(xué)面，位置無法直接可見，不利于測量，那么首先需要解決可見可測問題。因此考慮引入一個可見可測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)這個第三方基準(zhǔn)集成，那么問題就可解決。由此，引入了第三方基準(zhǔn)面，即圖1中基準(zhǔn)A。接下來解決調(diào)焦調(diào)平焦面相對于基準(zhǔn)A面的可集成性。根據(jù)調(diào)焦調(diào)平性能可知，如果提供一個光學(xué)鏡面，那么調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)可基于這個鏡面進行調(diào)整，并可測出其焦面相對于鏡面的位置偏差，因此，只要我們引入的這個基準(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題。通過分析發(fā)現(xiàn)，物鏡像面可以和其機械面/光學(xué)鏡片面建立關(guān)系，由此我們對物鏡提出了設(shè)計需求：在物鏡底部提供一個光學(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)平焦面和像面通過兩個間接基準(zhǔn)A面和B面給實體化了，至于兩個光學(xué)鏡面間的尺寸測量可選用光學(xué)檢測的方法實現(xiàn)。由于集成指標(biāo)是通過引入的幾個基準(zhǔn)間接實現(xiàn)，因此需要進行裝配尺寸鏈分解，定義各組成環(huán)的集成要求。這個尺寸鏈的組成環(huán)為：調(diào)焦調(diào)平焦面相對于A面、像面相對于B面、A面相對于B面，它們的累積誤差需小于調(diào)焦調(diào)平焦面相對于像面間的指標(biāo)需求。
2、測量儀器選型
這個測量儀器需滿足以下幾個條件：
1）測量精度微米級以上；
2）可用于光學(xué)鏡面間的測量；
3）可滿足測量空間要求。
經(jīng)過選型，測厚儀可實現(xiàn)上述所有需求，測量精度1微米。
3、如何調(diào)整來實現(xiàn)精度這個就需要給設(shè)計提需求：
1）要求調(diào)焦調(diào)平和物鏡兩個分系統(tǒng)提供可調(diào)整結(jié)構(gòu)，調(diào)整分辨率高于微米級；
2）調(diào)整結(jié)構(gòu)在物鏡和調(diào)焦調(diào)平整機集成階段具有可操作空間，且使用簡便。通過上述的方案設(shè)計，我們最終確定了調(diào)焦調(diào)平分系統(tǒng)集成指標(biāo)的實現(xiàn)方案。
零位傳感器
零位傳感器由PSD和角錐鏡兩個部分組成，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相對于角錐鏡的集成精度為微米級，3組精度同時保證，可直接用零位傳感器作為測量儀器測量。雖然零位傳感器的集成精度可直接測量，但工件臺集成后，PSD和角錐鏡之間距離小于20mm，缺少必要的調(diào)整空間，沒法調(diào)，指標(biāo)就無法實現(xiàn)。基于這種情況，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本體，那么裝調(diào)零位傳感器時若只用chuck，工件臺本體不安裝，用一個工裝去模擬工件臺支撐chuck，這個集成空間問題是否可被解決，經(jīng)分析和評估，方案可行。調(diào)整完成后，再將chuck重新安裝到工件臺上。后續(xù)測校過程中，只要chuck能找到PSD和chuck上角錐鏡配作調(diào)整的位置，就能實現(xiàn)零位對準(zhǔn)。
掩模臺分系統(tǒng):
掩模臺分系統(tǒng)安裝在整機框架的掩模臺支架上，掩模臺的結(jié)構(gòu)布局如圖3所示。
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圖3掩模臺結(jié)構(gòu)布局簡圖
掩模臺和掩模臺支架通過一面兩銷定位，集成指標(biāo)的實現(xiàn)不需要調(diào)整和檢測，安裝到位即可。掩模臺集成需要重點關(guān)注的是：
1、?因照明系統(tǒng)空間位置的約束，掩模臺集成能吊運，只能通過移入移出機構(gòu)將其移至集成工位；
2、掩模臺重1.2t，提升行程>1.7m；
3、掩模臺從工裝上向移入移出機構(gòu)工位交接時，接口需對準(zhǔn)，重載、高位的對準(zhǔn)，如何保證操作便捷、安全；
4、掩模臺從移入移出機構(gòu)向掩模臺支架工位交接時，接口需對準(zhǔn)，同樣如何保證操作便捷、安全。上述這些都需要工裝設(shè)計時重點關(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，下面將梳理掩模臺的安裝步驟，以及分析每個步驟的工裝需求：
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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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