[发明专利]一种柔性薄膜高均匀接触式对准曝光装置

权利要求书

1.一种柔性薄膜高均匀接触式对准曝光装置，其特征在于，所述的装置包括腔体骨架(1)、隔振底座(2)、光学窗口(3)、光掩膜版(4)、柔性薄膜(5)、六自由度平台(6)、压圈支架(7)、柔性压圈(7a)、升降机构(7b)、旋转机构(7c)、万向节(7d)、显微镜位移台(8)和显微镜(9)，腔体骨架(1)和隔振底座(2)连接构成真空腔体，六自由度平台(6)和升降机构(7b)均与腔体骨架(1)连接，光学窗口(3)嵌于隔振底座(2)对光掩膜版(4)起支撑作用，柔性薄膜(5)由薄膜支架(5b)支撑并与六自由度平台(6)连接，压圈支架(7)向上依次连接万向节(7d)、旋转机构(7c)和升降机构(7b)，压圈支架(7)向下连接柔性压圈(7a)，显微镜(9)通过显微镜位移台(8)与压圈支架(7)连接。

2.根据权利要求1所述的柔性薄膜高均匀接触式对准曝光装置，其特征在于，所述的腔体骨架(1)为圆形或方形开口腔体，顶部外侧带吊钩通过吊车安放，材质为低漏率低放气率金属，具体为不锈钢和铝合金，底部边缘安装真空密封件(1c)；顶部开两个孔，一个为抽放气通道(1a)与真空系统连接，一个为线缆通道(1b)与控制系统连接；顶部内侧固定六自由度平台(6)和升降机构(7b)。

3.根据权利要求1所述的柔性薄膜高均匀接触式对准曝光装置，其特征在于，所述的隔振底座(2)为带气浮支撑腿的镂空平板，平板材质为低漏率低放气率金属，具体为不锈钢和铝合金，平板尺寸略大于腔体骨架(1)口径；镂空处密封镶嵌光学窗口(3)，材质为紫外透过率高于80％的透明材料，具体为石英玻璃，表面面形误差PV小于5um；光学窗口(3)上表面边缘粘贴定位销(3a)用于光掩膜版(4)的粗定位。

4.根据权利要求1所述的柔性薄膜高均匀接触式对准曝光装置，其特征在于，所述的光掩膜版(4)为商用融石英材质掩膜，尺寸略小于光学窗口(3)，表面面形误差PV小于5um，图形朝上包含掩膜定位标记(4a)用于纳米精度定位；背面平放于光学窗口(3)上表面，边缘紧挨定位销(3a)，并利用掩膜固定件(4b)将其固定，避免横向滑移。

5.根据权利要求1所述的柔性薄膜高均匀接触式对准曝光装置，其特征在于，所述的柔性薄膜(5)为高分子聚合物薄膜，具体为聚酰亚胺薄膜。薄膜下表面带薄膜定位标记(5a)用于纳米精度定位；薄膜由薄膜支架(5b)支撑使其表面面形误差PV小于5um，薄膜尺寸略小于光掩膜版(4)；薄膜支架(5b)为刚性支架，材料为低膨胀硬质合金，具体为殷钢，连接固定于六自由度平台(6)的工作面，固定时只允许正向应力，不能有横向应力，因固定引起薄膜支架(5b)的横向变形量小于100nm。

6.根据权利要求1所述的柔性薄膜高均匀接触式对准曝光装置，其特征在于，所述的六自由度平台(6)为商用精密六自由度平台，平移运动Tx,Ty,Tz重复精度优于100nm，旋转运动Rx,Ry,Rz重复精度优于1urad，通光孔径大于等于柔性薄膜(5)尺寸，负载大于等于薄膜支架(5b)重量，兼容真空环境；平台底面固定于腔体骨架(1)顶部内侧，平台线缆通过线缆通道(1b)与控制系统连接。

7.根据权利要求1所述的柔性薄膜高均匀接触式对准曝光装置，其特征在于，所述的压圈支架(7)支撑柔性压圈(7a)，在升降机构(7b)和旋转机构(7c)的配合下实现升降和旋转；压圈支架(7)材质为低膨胀硬质合金，具体为殷钢，支架上固定显微镜位移台(8)可实现显微镜(9)的径向移动，配合升降和旋转可帮助显微镜(9)在全口径内三维移动定位，实现对薄膜定位标记(5a)的观测。

8.根据权利要求1所述的柔性薄膜高均匀接触式对准曝光装置，其特征在于，工作流程是首先将光掩膜版(4)固定于光学窗口(3)上表面，将薄膜支架(5b)固定于六自由度平台(6)下表面，将腔体骨架(1)和隔振底座(2)闭合，调整六自由度平台(6)高度使此时柔性薄膜(5)到光掩膜版(4)的距离为5mm-10mm；抽真空至1Pa以下，然后调整六自由度平台(6)高度使柔性薄膜(5)到光掩膜版(4)的距离为1mm以内，同时降低压圈支架(7)配合显微镜位移台(8)和旋转机构(7c)使得掩膜定位标记(4a)处于显微镜(9)的视场内，微调六自由度平台(6)高度使得薄膜定位标记(5a)进入显微镜(9)的视场内，平移和旋转六自由度平台(6)使得所有掩膜定位标记(4a)与所有薄膜定位标记(5a)全部重合，然后微调六自由度平台(6)高度使薄膜支架(5b)与光掩膜版(4)接触，再次检查掩膜定位标记(4a)与薄膜定位标记(5a)是否重合，确认之后降低压圈支架(7)使柔性压圈(7a)接触柔性薄膜(5)并施加轻微压力，压力大小以不引起薄膜定位标记(5a)移动为上限；接着释放真空，恢复腔内大气压，打开外部紫外光源通过光学窗口(3)对柔性薄膜(5)进行照射，完成曝光工艺流程，最后取出样品。