[发明专利]一种大面积TFT光刻装置及其光刻方法

说明书

技术领域

本发明属于激光微加工应用的光刻技术领域，涉及一种大面积TFT光刻装置及其光刻方法。

背景技术

在微电子器件的制造设备中，作用最关键的是光刻设备。目前用于平板显示器件的光刻设备类型大致分为接触接近式光刻和投影式光刻。就整个平板显示行业发展来看，大面积，高分辨率和高产率是发展的趋势。

接触接近式光刻设备，虽然价格便宜，但由于建立在普通光源之上，对TFT的光刻技术水平很低，且产品的报废率很大；投影式光刻又包括采用普通光源和激光光源的设备，前者通常采用普通光源——汞（Hg）灯，无论技术如何改进，但被开发的潜能已尽，光刻精度和废品率是最大的问题。而后者通常采用激光直接成像（LDI）光刻的方法，通过形成的数字化图形由数据工作站来控制激光束聚焦以光栅方式一次一个像素点曝光而成像，最明显的好处是不需要掩模，但由于是一次一个像素点曝光成像，因而其工业生产应用中的产量较低，而且成本太高。

目前平板显示器的TFT光刻的特征尺寸通常是几个微米，国际上水平以3-5微米居多，显然使用普通光源的光刻设备，获得高质量的光刻精度是最难的问题，而纳米光刻水平的高端光刻机的使用成本很高和生产量有限。本发明针对介于上述两种光刻水平之间的激光光刻，发明了一种大面积TFT光刻方法及其装置，既容易获得TFT的光刻精度，又能实现大面积，高精度，而且高产量的TFT光刻目的。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种容易获得TFT的光刻精度，又能实现大面积，高精度，而且高产量的大面积TFT光刻装置。

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种简单方便的大面积TFT光刻方法。

本发明的技术方案是：本发明的大面积TFT光刻装置，包括准分子激光光源、照明光学系统、投影光学系统、光刻对位系统和扫描工作台，其中准分子激光光源包括有准分子激光器，照明光学系统包括有第一柱面镜和第二柱面镜，第一柱面镜和第二柱面镜相互组合，把长方形的准分子激光光斑整形成正方形的光斑，再由两片微透镜阵列镜对准分子激光均束，微透镜阵列片横向和纵向可以微调；光学投影系统包括有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第一棱镜及第二棱镜，上述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜均为球面透镜，第一透镜与第六透镜的结构完全相同，第二透镜与第五透镜的结构完全相同，第三透镜与第四透镜的结构完全相同，第一棱镜为直角棱镜，第二棱镜为屋脊棱镜，所设六片球面透镜和两片棱镜组合成大视场、高分辨率的投影物镜，该投影光学系统采用左右完全对称且物像关系倒置的双远心的折叠式的光路结构，其结构完全对称且物像关系也对称；光刻对位系统包括有半导体激光器、第一图像传感器、第二图像传感器、两个半反半透镜，扫描工作台包括有固定及调节旋钮、掩模固定平台、基板固定平台、X直线电控台、Y直线电控台、驱动Y直线电控台运动的直线电机、驱动X直线电控台运动的步进电机，其中两个半反半透镜分别装设在同轴对准的半导体激光器光路的位置上，掩模版和TFT基板通过固定及调节旋钮分别固定在掩模固定平台和基板固定平台的支架上，X直线电控台在Y直线电控台上沿x方向作匀速往返运动，Y直线电控台沿y方向作步进运动,激光分别照明置于掩模固定平台及基板固定平台上的掩模板及TFT基板，所得到的视频图样再分别被第一图像传感器及第二图像传感器获取。

上述微透镜阵列镜均束后的激光由聚光镜准直，再由分色分光镜向上反射，透过掩模板而至投影光学系统。

上述照明光学系统用的两片微透镜阵列镜的微透镜阵列片横向和纵向能微调，微调范围为±1mm。

上述照明光学系统的出瞳和投影光学系统的入瞳相匹配，都在无穷远处。

上述投影光学系统中六片球面透镜和两片棱镜组合成大视场、高分辨率的投影物镜，其结构完全对称且物像关系也对称，放大倍率为-1。

上述激光器为532nm波长的半导体激光器。

本发明的大面积TFT光刻装置的光刻方法，包括如下过程：

1）第一图像传感器及第二图像传感器两个图像传感器从置于掩模固定平台及基板固定平台上的掩模板及TFT基板获取的视频图，通过图样边沿检测、轮廓提取、区域定位与二值化得到二值化位图后，由计算机不断地进行纯相位匹配滤波相关运算，直至获得满足判断条件的相关峰值，从而完成精密对位。