[實用新型]具有對焦機構的新型直寫光刻裝置

無效

• 申請號: 200720044405.0
• 申請日: 2007-09-30
• 公開（公告）號: CN201097106Y
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 劉文海
• 申請（專利權）人: 芯碩半導體(合肥)有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 合肥金安專利事務所
• 代理人: 金惠貞

技術領域

本實用新型涉及光刻技術領域，具體地說，涉及在晶片、印刷電路板、掩膜板、平板顯示器、生物晶片、微機械電子晶片、光學玻璃平板等襯底上印刷構圖的直寫光刻裝置。

背景技術

光刻技術是用于在襯底表面上印刷具有特征的構圖。這樣的襯底可包括用于制造半導體器件、多種集成電路、平面顯示器(例如液晶顯示器)、電路板、生物芯片、微機械電子芯片、光電子線路芯片等的基片。經常使用的基片為半導體晶片或玻璃基片。

在光刻過程中，晶片放置在晶片臺上，通過處在光刻設備內的曝光裝置，將特征構圖投射到晶片表面。盡管在光刻過程中使用了投影光學裝置，還可依據具體應用，使用不同的類型曝光裝置。例如X射線、離子、電子或光子光刻的不同曝光裝置，這已為本領域技術人員所熟知。

半導體行業使用的傳統分步重復式或分步掃描式光刻工具，將分劃板的特征構圖在各個場一次性的投影或掃描到晶片上，一次曝光或掃描一個場。然后通過移動晶片來對下一個場進行重復性的曝光過程。傳統的光刻系統通過重復性曝光或掃描過程，實現高產出額的精確特征構圖的印刷。

為了在晶片上制造器件，需要多個分劃板。由于特征尺寸的減少以及對于較小特征尺寸的精確公差需求的原因，這些分劃板對于生產而言成本很高，耗時很長，從而使利用分劃板的傳統晶片光刻制造成本越來越高，非常昂貴。

無掩膜(如直接寫或數字式等)光刻系統相對于使用查分劃板的方法，在光刻方面提供了許多益處。無掩膜系統使用空間圖形發生器(SLM)來代替分劃板。SLM包括數字微鏡系統(DMD)或液晶顯示器(LCD)，SLM包括一個可獨立尋址和控制的象素陣列，每個象素可以對透射、反射或衍射的光線產生包括相位、灰度方向或開關狀態的調制。

無掩膜光刻系統主要采用的是以下兩種方法：一、激光束直寫法；二、空間圖形發生器精縮排版曝光。其中，激光束直寫法是逐點曝光，采用高能激光在光敏感襯底上直接產生圖形，加工速度慢，單個晶片曝光時間長；第二種方法采用計算機控制圖形發生器(SLM)，產生區域性的特征圖形，一次性地曝光到光敏感襯底上相對應的巨域，主要問題是分辨率較低，并且受到單位象素的形狀和有效通光孔徑(fill-in?factor)的限制，難以制作連續光滑的圖形輪廓。

為了解決了現有的分步直寫光刻技術效率低，單象素的連續性掃描光刻操作難度大的問題，中國專利申請200720037805.9公開了一種綜合式直寫光刻裝置。結構特點是：在透鏡和投影鏡頭之間設有反射鏡；兩個以上不同倍率的投影鏡頭設于盤狀轉換器上，光學定位檢測系統包括與轉換器上的投影鏡頭共軸的光學波長分束器，光學波長分束器一側同軸設有包括檢測成像透鏡、光敏感探測器的成像系統。該裝置的投影光學系統和光學定位檢測系統采用離軸對焦方式，因不同的鏡頭存在位移誤差，投影鏡頭轉換過程引起的焦平面變化和位置的變化，需要分別進行位移校正；復雜圖形的光刻至少需要兩次以上的轉換投影鏡頭，每一次的位移校正需要一定的時間，從對焦的一秒鐘到精確定位的幾分鐘。

實用新型內容

本實用新型的目的是：在現有直寫光刻裝置中附加一個圖形投影機構，來提供一種采用主動式的圖形投影而實現對光敏感襯底進行自動對焦，即提供一種具有對焦機構的新型直寫光刻裝置。

具體的結構改進設計方案如下：

具有對焦機構的新型直寫光刻裝置，包括光源、光學集光系統、投影光學系統、鏡頭轉換機構和光學定位檢測系統；其中，光學集光系統包括光學集光器和可編程的圖形發生器，光源與光學集光器對應；投影光學系統包括透鏡、或透鏡組和兩個以上的投影鏡頭，透鏡、或透鏡組對應位于可編程的圖形發生器下方，兩個以上的投影鏡頭位于鏡頭轉換器上；光學定位檢測系統包括光敏感探測器和檢測透鏡，檢測透鏡通過檢測波長分束器與投影鏡頭對應；

光學定位檢測系統一側設有對焦系統；

所述對焦系統包括由上至下依次對應排列的對焦光源、對焦圖形發生器、對焦透鏡、或透鏡組和對焦反射鏡，對焦系統平行與光學定位檢測系統，其中對焦反射鏡與光學定位檢測系統中的檢測分束器平行對應。

所述對焦光源為發光二極管、或弧光燈、或激光器。

所述對焦圖形發生器為固定的圖形模板、或可編程的圖形發生器；

所述可編程的圖形發生器為空間微反射鏡陣列、或液晶圖形顯示器。