[發(fā)明專利]共軛距可變的光刻投影物鏡、光刻方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310422537.2
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103472574A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡燕民;司徒國海;步揚(yáng);王向朝;黃惠杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G02B13/22
• 分類號: G02B13/22;G02B7/02;G03F7/20
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光刻投影，特別是一種共軛距可變的光刻投影物鏡、光刻方法。

背景技術(shù)

電子產(chǎn)品的功能日趨復(fù)雜化，集成電路元件接點(diǎn)距離隨之減小，而信號傳送速度則相對提高，隨之而來的是接線數(shù)量的提高、接點(diǎn)間配線的長度縮短，對于印刷電路板（PCB）這些需求就需要采用高密度線路配置及微孔技術(shù)來解決。因而電路板就由單層雙面板走向多層化，又由于信號線不斷增加，必須設(shè)計(jì)更多的電源層與接地層，這樣就更加普遍地采用多層電路板。為了配合電子元件封裝的小型化及陣列化，印刷電路板就需要不斷地提高密度。各種先進(jìn)封裝形式，例如BGA（Ball?Grid?Array）、CSP（Chip?Scale?Package）、DCA（Direct?Chip?Attachment）等的出現(xiàn)，促使印刷電路板推向前所未有的高密度階段。一般將這種電路板稱為高密度互連板，或直接稱為HDI板（HDI，High?Density?Interconnection）。HDI板目前廣泛應(yīng)用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、MP3、MP4、筆記本電腦、汽車電子和其它數(shù)碼產(chǎn)品中，其中以手機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。HDI板（用于第三代移動通信的3G板、集成電路IC載板）代表著PCB的技術(shù)發(fā)展方向。在本發(fā)明中，HDI板習(xí)慣地稱為HDI基板。

目前，用于加工HDI板的光刻設(shè)備領(lǐng)域，采用激光直接成像（LDI）光刻技術(shù)的以色列Orbotech公司占有最大的市場份額。在2007年5月的日本展會上，Orbotech公司宣稱安裝了約250臺設(shè)備，在2008年1月宣稱安裝了約350臺設(shè)備。Orbotech公司的LDI光刻設(shè)備的最小線寬由50μm，提高到25μm，甚至到12μm。而其他LDI光刻設(shè)備主要是由日本公司提供，如Pentax公司、FUJIFILM公司、Dainippon?Screen公司、HITACHI公司等，這些LDI光刻設(shè)備最小線寬也達(dá)到了10μm量級。因此，這些LDI光刻設(shè)備對能提供最小線寬為10μm光刻投影物鏡的需要急劇增加。

為了提高產(chǎn)率（Throughput），目前的半導(dǎo)體光刻設(shè)備一般采用兩個(gè)工件臺的方法，目前的半導(dǎo)體光刻設(shè)備一般僅采用一個(gè)投影物鏡，而其加工對象（例如8英寸硅片、或12英寸硅片）的名義厚度是不變的，這樣投影物鏡共軛距的設(shè)計(jì)是固定不變的，而在各種不同工藝條件、各種不同照明設(shè)置、各種不同曝光圖形等條件下，投影物鏡的最佳焦面是不同的，一般變化范圍是比較小的，一種解決方法是測量得到投影物鏡最佳焦面的位置，通過驅(qū)動工件臺來補(bǔ)償最佳焦面的變化；另一種解決方法是在投影物鏡內(nèi)部設(shè)計(jì)有可動組元，通過驅(qū)動可動組元來補(bǔ)償最佳焦面的變化，這相當(dāng)于變倍光學(xué)系統(tǒng)，或者稱為變焦光學(xué)系統(tǒng)，一般可動組元的變化范圍是比較小的，為微米量級，可補(bǔ)償?shù)慕姑孀兓彩潜容^小的，為微米量級。

同樣為了提高產(chǎn)率（Throughput），新近開發(fā)的LDI光刻設(shè)備一般采用多個(gè)光刻投影物鏡的方法，例如6個(gè)、8個(gè)等，而僅采用一個(gè)工件臺。這些多個(gè)投影物鏡可以設(shè)計(jì)成共軛距相同，并且安裝調(diào)節(jié)、測量校準(zhǔn)為共軛距一致的系統(tǒng)，其焦面變化可以通過工件臺的移動來補(bǔ)償，也可以通過投影物鏡自身的調(diào)節(jié)來補(bǔ)償，這些可補(bǔ)償?shù)慕姑孀兓彩潜容^小的。LDI光刻設(shè)備的加工對象，例如HDI板，目前已經(jīng)從十幾層發(fā)展到幾十層，例如50層、70層等，其厚度的變化范圍很大，例如板厚從0.025mm變化到3mm。在一臺LDI光刻設(shè)備上完成多種厚度HDI板的曝光，沿用前面提到的補(bǔ)償技術(shù)有相當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)性，例如，當(dāng)板厚變化達(dá)到3mm時(shí)，難以保證這多個(gè)投影物鏡焦面變化一致，并由工件臺的移動同時(shí)補(bǔ)償，另外采用驅(qū)動物鏡內(nèi)部可動組元的補(bǔ)償辦法也將使機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分復(fù)雜并難以實(shí)現(xiàn)。

這樣，用一臺LDI光刻設(shè)備完成多種不同厚度HDI板的曝光，滿足HDI基板厚度變化的需求，應(yīng)該設(shè)計(jì)成工件臺不需要補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。另外，作為曝光圖形產(chǎn)生裝置的掩模版，例如DMD（數(shù)字微鏡陣列），也應(yīng)該設(shè)計(jì)成固定不動的。這樣，當(dāng)曝光不同厚度的HDI基板時(shí)，基板厚度的變化意味著投影物鏡共軛距的變化，這與一般的變焦物鏡是不同的，當(dāng)變焦物鏡變焦時(shí)一般共軛距是保持不變的。

中國專利CN98113037.2（公告日：2003年7月23日）給出了一種像方遠(yuǎn)心雙高斯光學(xué)系統(tǒng)，適用于精密光學(xué)儀器的成像物鏡。該專利給出了物鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并給出了成像質(zhì)量，但是成像質(zhì)量不能滿足印刷電路板（PCB）光刻設(shè)備投影光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)要求，而且還有2個(gè)膠合面，也不符合光刻的技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容