[发明专利]圆柱表面投影式曝光方法

说明书

本发明涉及一种曝光方法，特别涉及一种圆柱表面投影式曝光方法，国际专利分类号为：G03F7/24，G03F7/20。

圆柱表面光刻技术是一种极具产生潜力的基础性技术，利用它可以制造光学、电子学和电磁学原件，例如圆柱光栅、圆柱电极和微型线圈等。在该技术中，圆柱表面的曝光是最关键的一个环节，在已公开发表的技术文献中，存在两种对圆柱表面进行光刻曝光的方法：第一种方法[EPA：WO90/06254，G03F7/24]利用激光束在圆柱表面上进行扫描曝光，其原理如图1所示。其中，（1）为圆柱体，（2）为圆柱体（1）内、外表面上的光刻胶层，（3）和（4）为内外表面激光扫描头。圆柱体（1）可绕其轴线做旋转运动，扫描头（3）、（4）可以在通过圆柱体轴线的一个平面内运动，图中省略了运动执行系统和光束传递系统。在曝光时，通过适当驱动圆柱体和聚焦头的运动，并控制光的开和关，就可在内外圆柱表面上实现所需图案的曝光。第二种方法[JP文摘56-40832，G03F7/24]利用接触式掩膜在圆柱表面上实现曝光，其原理如图2所示。其中，（5）为圆柱体，（6）为其内表面上的光刻胶层，（7）为以弹性透明材料为基底做成的空心圆柱型掩膜，（8）为照明光源，图中省略了一些辅助系统，曝光前先在掩膜（7）内充压入气体使其弹性变形而与光刻胶层紧贴。充入的气体为掺有微散射粒子的氮气（N）或类似的气体，然后打开光源曝光，就可将弹性圆柱掩膜上的图案曝光在光刻胶层上。这两种方法的主要缺点是曝光效率低，实施困难。此外，前者曝光精度和曝光效率相互制约，刻划线条的边缘锐度受到激光束特性的限制;后者由于采用了弹性掩膜基底，其光刻精度受到弹性基底变性特性的限制，且具有接触式掩膜光刻成品率低的缺点。现有这两种曝光方法的不足，严重阻碍了圆柱表面光刻技术的实际应用，因而急需发展一种新型的曝光技术。

本发明的目的就是提供一种曝光效率、精度及成品率等综合指标优于现有两种方法，并具有工业生产优点的圆柱表面投影式曝光方法。

图1是激光束扫描曝光原理图。

图2是内圆柱表面接触式掩膜曝光原理图。

图3是平面与外圆柱表面映射原理图。

图4是平面与内圆柱表面映射原理图。

图5是平面与圆柱面坐标示意图。

图6是漏斗型反射元件的结构示意图。

图7是锥型反射零件的结构示意图。

图8是一种实现本发明的装置示意图。

图9是圆柱型光栅示意图。

图10是环形互感线圈示意图。

下面结合附图对本发明的实现原理作详细的说明。

本发明提供一种圆柱表面曝光方法。该方法利用光学成像原理，通过采用锥角为90°的锥型反射面直接将平面掩膜图案投影到圆柱表面上。图3和图4分别为内、外锥面形成的平面到外、内圆柱表面映射原理示意图。其中，（9）为物面，（10）为平面光学成像光组，（11）为物面（9）相对于平面光学成像光组（10）的共轭象面，（12）为锥角为90°的内反射锥面，（13）为锥角为90°的外反射锥面，（14）为共轭象面（11）相对于内反射锥面（12）的共轭象面，（15）为共轭象面（11）相对于外反射锥面（13）的共轭象面。

在图3所示的投影光路中，物面（9）上的a点经平面光学成像光组（10）成像在象面（11）的a点，然后经内反射锥面（12）成像在外圆柱面的a点上。这个映射过程可描述为：

Z＝0，其他情况;

θ_C＝θ_R。

其中，和分别为物面（9）和象面（11）平面上的坐标矢量，M＝li/lo，为光学成像系统的横向放大率，li、lo分别为物距和象距，其符号按几何光学中的常用规定处理，Z、θ_C为柱面坐标的高度和幅角分量，θ_R为的幅角。圆柱面坐标与平面坐标之间的关系如图5所示，圆柱面的对称轴与平面垂直，为圆柱面半径，也就是反射锥面与平面相交圆的半径。

类似地，在图4中，物面（9）上的b点经平面光学成像光组（10）成像在像面（11）的b点，然后经外反射锥面成像在内圆柱面b点上，这种映射过程可由数学关系表达成：

Z＝0，其他情况;

θ_C＝θ_R。