[發(fā)明專利]大視場(chǎng)直接投影式激光光刻光學(xué)系統(tǒng)及其應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110320033.0
• 申請(qǐng)日: 2011-10-19
• 公開（公告）號(hào): CN102385259A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周金運(yùn);李文靜;雷亮;林清華;裴文彥;施穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及小型化高端個(gè)人電子設(shè)備光刻技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及高性能手機(jī)的PCB(印刷電路板)和ITO(氧化銦錫)直接投影光刻的光學(xué)系統(tǒng)及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著個(gè)人電子設(shè)備朝微型化、輕薄化、系統(tǒng)高度集成化方向發(fā)展，下一代手機(jī)等高端個(gè)人電子設(shè)備的制造商需要生產(chǎn)出功能更強(qiáng)大、但體積更小和更節(jié)能的產(chǎn)品，而這些則有賴于其中微加工制造過程中的光刻技術(shù)。高端個(gè)人電子設(shè)備的國(guó)際趨勢(shì)：PCB和ITO的特征尺寸由數(shù)百微米縮減到十微米左右。

光刻設(shè)備，市場(chǎng)上存在兩大類產(chǎn)品：一種是主要用于IC芯片制造的光刻機(jī)，另一種是主要用于PCB制造的曝光機(jī)。前者的光刻技術(shù)水平已到達(dá)數(shù)十納米的工藝水平，但售價(jià)極其昂貴；后者雖然價(jià)格便宜，但由于采用建立在普通光源之上的光刻，光刻技術(shù)水平約數(shù)十微米以上，且產(chǎn)品的報(bào)廢率較大。本發(fā)明專利針對(duì)介于上述兩種光刻水平之間的激光光刻，發(fā)明了一種大視場(chǎng)直接投影式激光光刻光學(xué)系統(tǒng)，它恰好能滿足小型化高端個(gè)人電子設(shè)備的PCB和ITO光刻的需要。

面向小型化高端個(gè)人電子設(shè)備，由于集成電路等電子元器件的互連都離不開高密度PCB，高質(zhì)量的顯示離不開ITO的高精度加工，因此需要在光刻方面取得突破。傳統(tǒng)的工業(yè)曝光(光刻)設(shè)備采用普通光源——汞(Hg)燈為曝光光源，這種傳統(tǒng)的曝光設(shè)備已存在二十到四十年，它們被開發(fā)的潛能已盡，無論技術(shù)如何改進(jìn)，建立在普通光源之上的曝光裝置，對(duì)小型化高端個(gè)人電子設(shè)備所要求的光刻幾乎難以符合要求。而目前高端光刻機(jī)，對(duì)小型化高端個(gè)人電子設(shè)備PCB和ITO的10微米量級(jí)光刻當(dāng)然沒有問題，但使用成本太高，且這種激光直接成像(LDI)光刻的方法，是通過形成的數(shù)字化圖形由數(shù)據(jù)工作站來控制激光束聚焦以光柵方式一次一個(gè)像素點(diǎn)曝光而成像，最明顯的好處是不需要掩模，但由于LDI是一次一個(gè)像素點(diǎn)曝光成像，因而其工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中的有效產(chǎn)量較低。

由于準(zhǔn)分子激光器已成為紫外光譜區(qū)內(nèi)最強(qiáng)大和最有效的激光光源，其高功率和低熱效應(yīng)的特點(diǎn)使其在微光刻技術(shù)、微細(xì)加工和制造等方面獲得了廣泛的應(yīng)用，因此本方法利用準(zhǔn)分子激光器作為光源，將該激光進(jìn)行擴(kuò)束和均勻化后進(jìn)行直接投影快速光刻，設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)不僅能保證一定需要的光刻精度，而且可以滿足一次性大面積和大批量的生產(chǎn)需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種可實(shí)現(xiàn)小型化高端個(gè)人電子設(shè)備的一次性大面積和高分辨光刻的大視場(chǎng)直接投影式激光光刻光學(xué)系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種將大視場(chǎng)直接投影式激光光刻光學(xué)系統(tǒng)用于小型化電子設(shè)備印刷電路板(PCB)和氧化銦錫(ITO)的一次性大面積直接投影光刻。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：本發(fā)明的大視場(chǎng)直接投影式激光光刻光學(xué)系統(tǒng)，包括有激光照明系統(tǒng)及激光投影成像系統(tǒng)，其中激光照明系統(tǒng)包括有依次裝設(shè)的第一柱面鏡、第二柱面鏡、會(huì)聚球面透鏡、勻光棒、第一照明透鏡、第二照明透鏡、第三照明透鏡、第四照明透鏡、第五照明透鏡，且第五照明透鏡的后端裝設(shè)有掩模板；激光投影成像系統(tǒng)包括有依次裝設(shè)的第一投影透鏡、第二投影透鏡、第三投影透鏡、第四投影透鏡、光闌、第五投影透鏡、第六投影透鏡、第七投影透鏡、第八投影透鏡，且第一投影透鏡的前端是物面，第八投影透鏡的后端裝是像面，掩模板處于投影系統(tǒng)的物面上。

上述激光照明系統(tǒng)中，第一柱面鏡、第二柱面鏡相互組合，把長(zhǎng)方形的準(zhǔn)分子激光光斑整形成正方形的光斑，再由會(huì)聚球面透鏡使準(zhǔn)直的光斑全部會(huì)聚進(jìn)入勻光棒。

上述第一照明透鏡、第二照明透鏡、第三照明透鏡、第四照明透鏡、第五照明透鏡均為球面透鏡。

上述由勻光棒對(duì)準(zhǔn)分子激光進(jìn)行均束，勻光棒預(yù)先被加工成橫截面的形狀與光刻對(duì)象的產(chǎn)品大小形狀相似，最后由球面透鏡組放大為所需尺寸，在掩模上獲得均勻的光斑。

上述激光投影成像系統(tǒng)中，第一投影透鏡、第二投影透鏡、第三投影透鏡、第四投影透鏡、第五投影透鏡、第六投影透鏡、第七投影透鏡、第八投影透鏡八塊球面透鏡組合成一種大視場(chǎng)、高分辨率的投影物鏡，其結(jié)構(gòu)和物像關(guān)系完全對(duì)稱，放大倍率為-1，使掩模板所處在的物面和像面的位置成物像共軛關(guān)系。

上述采用雙遠(yuǎn)心的光路設(shè)計(jì)，物方和像方都是遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)，避免掩模板和像面的移動(dòng)而引起其放大率的改變，且掩模板和像面相對(duì)照度一致。

上述激光照明系統(tǒng)由準(zhǔn)分子激光作為光源。

本發(fā)明大視場(chǎng)直接投影式激光光刻光學(xué)系統(tǒng)，用于小型化電子設(shè)備印刷電路板(PCB)和氧化銦錫(ITO)的一次性大面積直接投影光刻。