[实用新型]一种大面积投影光刻系统

说明书

技术领域

本实用新型是一种大面积投影光刻系统，特别是一种用于光学投影曝光微纳加工光刻领域中的掩模硅片对准技术。属于大面积投影光刻系统的改造技术。

背景技术

光刻投影物镜、掩模硅片对准系统、激光定位工件台并称为投影光刻机的三大核心部分。由于高密度的印刷电路板布线或者集成电路芯片都需要多次曝光才能制作完成，即每一次曝光前都需要与前面已曝光的图形进行对准后才能曝光，以保证每次曝光都有正确的相对位置，简称为套刻曝光，而套刻精度正是取决于上述三大核心部件中的掩模硅片对准系统的对准精度。

掩模硅片对准系统按探测器的类型可分为衍射光栅型与光度型两种。前者是通过相位变化来测量，目前的高精度投影光刻机基本都是采用该类型，但由于该类型的对准系统使用了分别为相位光栅与振幅光栅的两块高密度光栅，并需要后续的多块半玻片、1/4玻片、光强调制器激光干涉仪等光学元件作为伺服系统，制作成本高昂。后者主要采用CCD视频信号通过光强的变化作为对准依据，也就是将掩模与硅片上的对准标记同时成像在CCD上，通过计算对准标记的图像中心在CCD靶面的坐标给出掩模和硅片的相对位置，这种方法简单易行，但主要的缺陷是精度相对较低。

发明内容

本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种显著提高对准精度,可直接媲美衍射光栅型对准系统的大面积投影光刻系统,本实用新型操作简单，方便实用。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的大面积投影光刻系统，包括有准分子激光器、照明系统、平移台、掩模板、投影系统、硅片基板，其中掩模板及硅片基板分别装设在平移台的两端，准分子激光器通过照明系统进行光路调制与光束质量优化后，使紫外激光的光斑透过安装在平移台一端位置上的掩模板，掩模板所成的激光物象通过投影系统成像在安装在平移台另一端位置上的硅片基板上。 

上述平移台具有三个相互垂直的三维立体自由度，分别为水平方向x1，垂直纸面方向y1，竖直方向z；z的调节遵循物象共轭准则使得掩模板上的密布电路图案通过投影系统曝光清晰成像在硅片基板上；x1与y1的大范围调节使得系统实现的大面积投影光刻功能。

上述投影系统包括有两个装设位置分别与掩模板及硅片基板对应的转角棱镜、激光器、半反半透镜、第一图像传感器、第二图像传感器，其中转角棱镜都镀上介质膜，两个半反半透镜分别装设在同轴对准激光器的光源的位置上，且两个半反半透镜的其中一个反射面分别与两个转角棱镜的位置相对应，两个半反半透镜的另一个反射面分别与第一图像传感器及第二图像传感器的位置相对应，激光器在经过半反半透镜后，其反射光经过转角棱镜的介质膜分别照明掩模板及硅片基板，所得到的视频图样再次经半反半透镜，最后分别被第一图像传感器及第二图像传感器获取。

上述转角棱镜都镀上对532nm高透、351nm高反的介质膜。

上述激光器为同轴对准光源。

上述激光器为掺钕钇铝石榴石激光器。

上述平移台与硅片基板通过具有x2、y2、θ三个方向的三维微调对准装置连接。

本实用新型采用了准分子激光器通过照明系统进行光路调制与光束质量优化，使紫外激光的光斑透过安装在平移台一端位置上的掩模板，掩模板所成的激光物象通过投影系统，成像在平移台另一端的硅片基板上的结构；本实用新型采用了计算机数字图像处理中的模式识别方法实现掩模、硅片对准标记相对位置的计算，以取代传统光度型方法中采用的求和投影算法的相对位置计算方式，可有效提高对准精度，本实用新型已成功使用在分辨精度为亚十微米级的大面积PCB印刷电路板的投影光刻机中，实验数据证明本实用新型对准精度对比传统方法有显著的提高，可直接媲美衍射光栅型对准系统。本实用新型是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的大面积投影光刻系统。本实用新型的对准方法操作简单，方便实用。

附图说明

图1为本实用新型的原理图；

图2为本实用新型中平移台具有水平方向x1，垂直纸面方向y1，竖直方向z三个相互垂直的三维立体自由度的示意图；

图3为本实用新型中三维微调对准装置具有x2、y2、θ三个方向的自由度的示意图；

图4为本实用新型对准方法的流程图；

图5为本实用新型旋转转角与相干峰峰值关系示意图。

具体实施方式

实施例：