[发明专利]一种紧凑型无掩模光刻系统及其曝光方法在审

专利信息
申请号: 202110155435.3 申请日: 2021-02-04
公开(公告)号: CN112965340A 公开(公告)日: 2021-06-15
发明(设计)人: 李春;周思瀚;张思琪;兰长勇 申请(专利权)人: 电子科技大学
主分类号: G03F7/20 分类号: G03F7/20
代理公司: 成都虹盛汇泉专利代理有限公司 51268 代理人: 王伟
地址: 611731 四川省成*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 紧凑型 无掩模 光刻 系统 及其 曝光 方法
【说明书】:

发明公开一种紧凑型无掩模光刻系统及其曝光方法,应用于无掩模数字光刻领域,针对现有技术存在的光路折叠导致紫外光能量急剧缩减的问题,本发明将紫光与红光集成在同一个平面,保证紫光与红光形成同轴光源,红光用作照明以及曝光图形对准,紫光用于曝光分布与光轴四周,解决了目前无掩模光刻系统中,结构复杂、所用元件过多导致光刻系统体积过大的问题;因光路复杂引发的光能利用率低而导致的光刻系统光刻效率低下的问题。

技术领域

本发明属于无掩模数字光刻领域,特别涉及一种基于紫外曝光光源的投影式光刻技术。

背景技术

由于无需复杂昂贵的掩膜版加工,无掩膜数字光刻在PCB电路制作、微光机电与生物芯片加工、微纳半导体器件制备等领域有广泛应用前景。特别是,凭借独特的基于数字微镜(DMD)或液晶空间光调制器(SLM)数字化图像发生功能和光刻胶特有的紫外选择性曝光特性,可以实现可见即所得的可视化光刻,尤其适合光刻图像灵活多样的科学研究级别光刻仪器需要。近年来,小型桌面集成一体化是无掩膜数字光刻系统发展的趋势之一。在可视化无掩膜数字光刻系统中,曝光与照明光源是系统的重要组成部分,例如DMD数字光刻系统(CN201820717840)以及SLM无掩模光刻(CN201820873035)中,采用紫外光进行曝光,红光用于对准图形进行光刻图形定位、对准套刻,两束分别经过聚焦、准直、匀光、调整合束同轴照射到空间光调制器上。虽然光路的折叠可以有效减小光源体积,但是在大阵面投影光刻系统中,光学元件尺寸较大,单独依赖光路折叠,难以有效缩减系统体积。此外,过多的光路折叠导致紫外光能量急剧缩减,而提高紫外光功率,考虑大功率的紫光源不易制造和热耗散管理的特殊性,导致系统成本增加。

发明内容

为解决上述技术问题,本发明提出一种紧凑型无掩模光刻系统及其曝光方法,采用紫外光刻光源与照明、对准光源于一体的集成光刻光源,具有体积紧凑、易于扩展的优势。

本发明采用的技术方案之一为:一种紧凑型无掩模光刻系统,至少包括:照明光源、准直匀光系统以及DMD,所述照明光源包括红光光源与紫光光源;所述红光光源与紫光光源经准直匀光系统后为同轴光束同时照射到DMD。

所述照明光源具体包括:照明光源面、一个红光LED以及多个紫光LED,所述红光LED位于照明光源面正中心,多个紫光LED以红光LED为中心对称点,环状等间距排布在照明光源面上。

还包括驱动控制器,用于控制红光LED、紫光LED的开关以及输出功率。

还包括散热板,所述照明光源面的背面通过导热硅脂连接散热板。

所述多个紫光LED采用并联的方式与驱动控制器相连。

所述准直匀光系统包括:准直透镜组、匀光微透镜阵列、聚焦透镜、套筒;准直透镜组用于对红光LED与紫光LED发射的光束进行准直,匀光微透镜阵列用于对经准直透镜组准直处理后的光束进行匀光处理,聚焦透镜用于对经匀光微透镜阵列后的光束进行聚焦处理;所述照明光源、准直透镜组、匀光微透镜阵列、聚焦透镜依次安装于套筒内。

所述系统还包括:反射镜、投影镜头、片状分束镜、物镜、待曝光工件、成像透镜、相机;

反射镜用于将集成光源出射的光束反射至DMD上;

DMD上呈现开状态的微反射镜,将反射镜照射过来的光水平垂直出射到投影镜头上;

所述投影镜头和物镜共同组成缩放系统,将DMD出射的图案按比例进行缩放;

所述分束镜将经反射镜、DMD形成的曝光图案光束反射到物镜上;

待曝光工件上的光学图案信息经分束镜,入射到相机上。

所述系统还包括四轴位移台,所述待曝光工件水平放置在xyzθ四轴位移台上。

所述分束镜位片状分光镜。

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