CN116256948A - 一种多光源光刻机及光刻方法 - Google Patents

Abstract

本公开实施例涉及一种多光源光刻机及光刻方法，该光刻机包括：基底固定模块、掩膜板固定模块、图像获取模块以及曝光模块；沿预设方向，基底固定模块、掩膜板固定模块以及曝光模块顺次设置，图像获取模块设置于掩膜板固定模块朝向曝光模块的一侧；其中：基底固定模块用于放置待光刻的基底；掩膜板固定模块用于固定掩膜板；图像获取模块用于对掩膜板和/或基底进行不同预设位置的图像获取，以针对基底与掩膜板进行多点对准；曝光模块包括光源可选的多个可移动灯组，用于受控将多个可移动灯组中的目标可移动灯组移动至光刻的工作区域，以对被掩膜板覆盖的基底进行对准曝光。由此，实现多光源曝光。

Description

一种多光源光刻机及光刻方法

技术领域

本公开涉及微纳加工技术领域，尤其涉及一种多光源光刻机及光刻方法。

背景技术

光刻是半导体制造过程中一道非常重要的工序，光刻是通过一系列生产步骤，将晶圆表面薄膜的特定部分除去，将掩模板上的图形通过曝光转移到晶圆表面薄膜上形成具有特定图案的膜层的工艺。此后，晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。通过光刻工艺之后，最终在晶圆上保留的是特征图形部分，光刻的工艺精度决定了器件的关键尺寸，光刻工艺在微纳加工领域具有重要意义，是大规模集成电路制造的核心步骤。主要用于中小规模集成电路、半导体元器件、光电子器件、声表面波器件的研制和生产。

然而现有的光刻机不能满足不同曝光精度和曝光尺寸的要求。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种多光源光刻机及光刻方法。

本公开提供了一种多光源光刻机，包括：基底固定模块、掩膜板固定模块、图像获取模块以及曝光模块；

沿预设方向，所述基底固定模块、所述掩膜板固定模块以及所述曝光模块顺次设置，所述图像获取模块设置于所述掩膜板固定模块朝向所述曝光模块的一侧；

其中：所述基底固定模块用于放置待光刻的基底；所述掩膜板固定模块用于固定掩膜板；所述图像获取模块用于对掩膜板和/或基底进行不同预设位置的图像获取，以针对基底与掩膜板进行多点对准；所述曝光模块包括光源可选的多个可移动灯组，用于受控将所述多个可移动灯组中的目标可移动灯组移动至光刻的工作区域，以对被掩膜板覆盖的所述基底进行对准曝光。

可选地，该光刻机还可包括：光刻机外壳和减震块；

所述光刻机外壳容置所述光刻机中的至少所述基底固定模块、所述掩膜板固定模块、所述图像获取模块以及所述曝光模块，所述减震块连接固定在所述光刻机外壳的一侧；

其中，所述光刻机外壳用于保护所容置的构件、防尘以及阻挡光线向外泄露，所述减震块用于稳定所述光刻机外壳及所述光刻机外壳内容置的构件。

可选地，所述曝光模块还包括移动滑轨；

所述移动滑轨固定于所述光刻机外壳的内侧一端，所述多个可移动灯组分别与所述移动滑轨滑动连接；

其中，所述多个可移动灯组中，每个可移动灯组对应一个工作波长，所述曝光模块受控将具有目标工作波长的可移动灯组沿所述移动滑轨移动至光刻的工作区域。

可选地，所述基底固定模块包括XYZR轴对准平台、吸片台以及真空泵；

所述吸片台与所述XYZR轴对准平台的位移台固定连接，随所述位移台运动；所述吸片台还与所述真空泵连接，用于通过真空吸附固定所述基底；

所述XYZR轴对准平台基于预设精度的差分头控制所述位移台沿XYR轴移动，以使所述基底与所述掩膜板对准；以及控制所述位移台沿Z轴移动，以调节所述基底与所述掩膜板之间的距离。

可选地，所述掩膜板固定模块包括支撑杆、掩膜板安装座、掩膜板压板以及掩膜板安装托盘；

所述支撑杆的一端固定连接至所述基底固定模块，所述支撑杆的另一端安装所述掩膜板安装座，所述掩膜板安装托盘插入所述掩膜板安装座，用于放置掩膜板，所述掩膜板压板位于掩膜板安装座背离所述支撑杆的一侧，且设置于所述掩膜板安装座的至少两边侧，用于固定掩膜板。

可选地，所述图像获取模块包括显微镜、显微镜支撑结构、相机以及XY轴滑台；

所述显微镜通过所述显微镜支撑结构固定于所述XY轴滑台，所述相机固定于所述显微镜的像方一侧；

其中，所述XY轴滑台用于带动所述显微镜移动，以进行掩膜板不同位置的观察，所述相机用于获取对应位置处观察到的图像。

可选地，该光刻机还包括照明灯；

所述照明灯设置于所述显微镜内，用于受控进行显微照明。

可选地，该光刻机还包括显示模块、容置槽和支撑支架；

所述容置槽由所述光刻机外壳内陷而形成，所述显示模块由所述支撑支架转动连接至所述光刻机外壳；

所述容置槽用于在所述显示模块转动至参考位置时，收容所述显示模块；

所述显示模块还与所述图像获取模块通信连接，用于显示所述图像获取模块获取到的所述图像。

可选地，该光刻机还包括控制器；所述控制器固定连接至所述光刻机外壳；

所述控制器用于至少控制确定所述目标可移动灯组、控制所述目标可移动灯组移动至光刻的工作区域及控制曝光时长中的至少之一。

可选地，该光刻机还包括光学平板；

所述光学平板用于固定所述光刻机外壳、被所述光刻机外壳所容置的构件以及与所述光刻机连接的构件。

本公开还提供了一种光刻方法，应用上述任一种光刻机实现；所述方法包括：

基于所述基底固定模块固定待光刻的基底；

基于所述掩膜板固定模块固定所述掩膜板；

至少基于所述图像获取模块，将所述基底和所述掩膜板进行多点对准，并控制所述基底与所述掩膜板之间的距离为预设距离；

基于所述曝光模块受控选定目标可移动灯组，并将所述目标可移动灯组移动至光刻的工作区域，以对被所述掩膜板覆盖的所述基底进行对准曝光。

可选地，所述基底固定模块包括XYZR轴对准平台和位移台；

所述将所述基底和所述掩膜板进行多点对准，包括：

所述XYZR轴对准平台基于预设精度的差分头控制所述位移台沿XYR轴移动，以使所述基底与所述掩膜板对准；

所述控制所述基底与所述掩膜板之间的距离为预设距离，包括：

所述XYZR轴对准平台基于预设精度的差分头控制所述位移台沿Z轴移动，以调节所述基底与所述掩膜板之间的距离。

可选地，所述光刻机还包括显示模块；所述至少基于所述图像获取模块，将所述基底和所述掩膜板进行多点对准，包括：

基于所述图像获取模块对所述掩膜板相对于所述基底进行不同位置的观察，获取对应的图像；

基于所述显示模块显示所述图像，以在对应的多个不同位置处对准所述基底与所述掩膜板。

可选地，所述光刻机还包括控制器，所述曝光模块还包括移动滑轨；所述将所述目标可移动灯组移动至光刻的工作区域，包括：

基于所述控制器，控制所述目标可移动灯组沿所述移动滑轨移动至光刻的工作区域。

可选地，该方法还包括：

基于所述控制器，控制确定所述目标可移动灯组，和/或，控制曝光时长。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例提供的多光源光刻机包括：基底固定模块、掩膜板固定模块、图像获取模块以及曝光模块；沿预设方向，基底固定模块、掩膜板固定模块以及曝光模块顺次设置，图像获取模块设置于掩膜板固定模块朝向曝光模块的一侧；其中：基底固定模块用于放置待光刻的基底；掩膜板固定模块用于固定掩膜板；图像获取模块用于对掩膜板和/或基底进行不同预设位置的图像获取，以针对基底与掩膜板进行多点对准；曝光模块包括光源可选的多个可移动灯组，用于受控将多个可移动灯组中的目标可移动灯组移动至光刻的工作区域，以对被掩膜板覆盖的基底进行对准曝光。其中，不同可移动灯组即为对应于不同曝光尺寸和曝光精度的光源，由此，通过设置该光刻机中的曝光模块包括光源可选的多个可移动灯组，能够控制不同的目标可移动灯组(即不同光源)移动至光刻的工作区域，以利用目标波长的光源的工作实现对基底进行不同尺寸的曝光，从而满足目标关键尺寸的需求。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的一种多光源光刻机的结构示意图；

图2为本公开实施例提供的另一种多光源光刻机的结构示意图；

图3为本公开实施例提供的又一种多光源光刻机的结构示意图；

图4为本公开实施例提供的又一种多光源光刻机的结构示意图；

图5为本公开实施例提供的又一种多光源光刻机的结构示意图；

图6为本公开实施例提供的又一种多光源光刻机的结构示意图；

图7为本公开实施例提供的又一种多光源光刻机的结构示意图；

图8为本公开实施例提供的又一种多光源光刻机的结构示意图；

图9为本公开实施例提供的一种光刻方法的流程示意图。

其中，110、曝光模块；111、可移动灯组；120、基底固定模块；130、掩膜板；131、基底；140、图像获取模块；150、掩膜板固定模块；160、显示模块；211、光刻机外壳；212、减震块；213、控制器；214、光学平板；112、移动滑轨；141、相机；142、显微镜；143、显微镜支撑结构；144、XY轴滑台；121、XYZR轴对准平台；122、吸片台；151、支撑杆；153、掩膜板压板；154、掩膜板安装托盘。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

首先，对相关技术及其存在的缺陷，以及针对此进行改进而提出的本公开实施例的方案进行简要说明。

相关技术中，光刻机显微镜分辨率不高，且由于其光源单一，不能按照光刻所需对光源进行适应性调整，即不能按需选择不同工作波长的光源，由此导致采用该光刻机只能基底上形成单一尺寸和精度的特定图案的膜层，进而导致无法满足不同曝光精度和曝光尺寸的要求。

针对上述缺陷中的至少一个，本公开实施例提供一种多光源光刻机，其设置曝光模块包括光源可选的多个可移动灯组，能够控制不同的目标可移动灯组(即不同光源)移动至光刻的工作区域，以利用目标波长的光源的工作实现对基底进行不同尺寸的曝光，从而满足目标关键尺寸的需求。

进一步地，本公开实施例提供的多光源光刻机中，基底固定模块可包括具有高精度差分头的XYZR轴对准平台，以及图像获取模块可包括2k高分辨率的显微镜。通过控制高分辨率的显微镜和调节XYZR轴对准平台中高精度的差分头，使高精度显微镜和XYZR轴对准平台的精确移动相互配合，使光刻机整体上的对准精度达到2μm，从而提高了光刻机的对准精度。

此外，由于本公开实施例提供的多光源光刻机主要侧重对准精度相关的结构进行设置，而其他构件的材料和配置成本较低，因此还有利于使得光刻机的整体成本较低。

下面结合附图，对本公开实施例提供的多光源光刻机及光刻方法进行示例性说明。

示例性地，图1为本公开实施例提供的一种多光源光刻机的结构示意图，参照图1，该光刻机包括：基底固定模块120、掩膜板固定模块150、图像获取模块140以及曝光模块110；沿预设方向(例如图1中自下而上的方向)，基底固定模块120、掩膜板固定模块150以及曝光模块110顺次设置，图像获取模块140设置于掩膜板130固定模块150朝向曝光模块110的一侧；其中：基底固定模块120用于放置待光刻的基底131；掩膜板固定模块150用于固定掩膜板130；图像获取模块140用于对掩膜板130和/或基底131进行不同预设位置的图像获取，以针对基底131与掩膜板130进行多点对准；曝光模块110包括光源可选的多个可移动灯组111，用于受控将多个可移动灯组111中的目标可移动灯组移动至光刻的工作区域，以对被掩膜板130覆盖的基底131进行对准曝光。

其中，基底131为用于通过曝光而形成特定材料图层的基底。示例性地，该基底可为已经形成部分电路结构的芯片，在此不限定。

其中，基底131放置在基底固定模块120，并进行固定，以便利用基底固定模块120对基底131进行固定和空间位置的调节，进而便于进行对准曝光。

其中，掩膜板固定模块150能够固定掩膜板130，并可携带掩膜板130进行空间位置的调整，进而调整掩膜板130相对于基底131的空间位置，实现掩膜板130与基底131的对准。

其中，曝光模块110中包括多个可移动灯组111，每个可移动灯组111作为一种波长或者波长范围的光源，通过对可移动灯组111中的目标可移动灯组进行选定，实现对曝光光源的选择。由此，通过将曝光模块110中的目标可移动灯组移动至光刻的工作区域，可利用该选定光源实现对被掩膜板130覆盖的基底131进行对准曝光。

具体地，通过图像获取模块140对掩膜板130和/或基底131进行不同预设位置的图像获取，能够实现对掩膜板130及基底131进行空间相对位置的调整，使二者多点对准，从而有利于实现精准对位。进一步地，在掩膜板130与基底131对准后，曝光模块110通过移动可移动灯组111，将目标光源移动至光刻的工作区域，从而结合掩膜板130对其覆盖的基底131进行曝光。

需要说明的是，图1中仅示例性地示出了基底131位于基底固定模块120的上方，以及掩膜板130位于掩膜板固定模块150的上方，但并不构成对本公开实施例提供的光刻机的限定。在其他实施方式中，基底131还可陷入基底固定模块120中，掩膜板130还可位于掩膜板固定模块150中或位于其下方，或者采用本领域技术人员可知的空间位置关系，在此不限定。

另外，需要说明的是，图1中仅示例性地示出了图像获取模块140从掩膜板130以及基底131的上方进行图像获取，以实现多点对准，也并不构成对本公开实施例提供的光刻机的限定。在其他实施方式中，图像获取模块140还可从下方、侧方或其他方位进行图像获取以实现掩膜板130与基底131之间的多点对准，在此不限定。

在其他实施方式中，确保基底固定模块120、掩膜板固定模块150以及曝光模块110顺次设置，并且图像获取模块140可以对掩膜板130和/或基底131进行不同预设位置的图像获取以对准即可。

本公开实施例提供的多光源光刻机，通过沿预设方向将基底固定模块120、掩膜板固定模块150以及曝光模块110顺次设置，且图像获取模块140设置于掩膜板固定模块150朝向曝光模块110的一侧，能够利用图像获取模块140对掩膜板130和/或基底131进行不同预设位置的图像获取，利于实现光刻时基底131与掩膜板130的多点对准，实现精准对位。同时，曝光模块110中设置了对应于不同曝光尺寸和曝光精度的多个不同的可移动灯组111，通过控制不同的目标可移动灯组(即不同工作波长的光源)移动至光刻的工作区域，以利用目标波长的光源的工作实现对基底131进行不同尺寸的曝光，从而满足目标关键尺寸的需求，以此来拓宽光刻机的功能和使用范围。

在一些实施例中，图2为本公开实施例提供的另一种多光源光刻机的结构示意图。在图1的基础上，参照图2，该光刻机还可包括：光刻机外壳211和减震块212；光刻机外壳211容置光刻机中的至少基底固定模块120、掩膜板固定模块150、图像获取模块140以及曝光模块110，减震块212连接固定在光刻机外壳211的一侧；其中，光刻机外壳211用于保护所容置的构件、防尘以及阻挡光线向外泄露，减震块212用于稳定光刻机外壳211及光刻机外壳211内容置的构件。

其中，光刻机外壳211为一保护结构，能够对设置于其内部的构件进行保护，并起到防尘以及阻挡光线向外泄露的作用。示例性地，参照图2，光刻机外壳211的立体形状可为方形；在其他实施方式中，光刻机外壳211还可设置为其他结构形式，在此不赘述也不限定。

其中，以光刻机外壳211为界，可进行内部结构与外部结构的区分；具体地，基底固定模块120、掩膜板固定模块150、图像获取模块140以及曝光模块110均为内部结构，减震块212为外部结构。

进而，减震块212设置于光刻机外壳211的外部，能够实现减震的作用，从而提升光刻机外壳211的稳定性，进而提升光刻机的整体结构稳定性。

示例性地，以光刻机外壳211采用方形结构为例，减震块212可为与光刻机外壳211底部连接固定的四个橡胶块，通过设置每个橡胶块分别位于光刻机211的四个角的位置，能够利用橡胶块对光刻机外壳211的底部四个角进行对应支撑，进而保证光刻机外壳211内容置的构件的稳定性。

在其他实施方式中，根据光刻机外壳211的结构形式及其底部形状，针对性的，可将减震块212的数量设置为其他数量，能确保光刻机整体稳定性满足相应的光刻需求即可，在此不限定。

另外，上文中以橡胶为例示出了减震块212的材质，在其他实施方式中，减震块212还可以采用本领域技术人员可知的其他材质，能够满足光刻机的整体稳定性需求即可，在此不限定。

在一些实施例中，图3为本公开实施例提供的又一种多光源光刻机的结构示意图。在图1和图2的基础上，参照图3，该光刻机中，曝光模块110还包括移动滑轨112；移动滑轨112固定于光刻机外壳211的内侧一端，多个可移动灯组111分别与移动滑轨112滑动连接；其中，多个可移动灯组111中，每个可移动灯组111对应一个工作波长，曝光模块110受控将具有目标工作波长的可移动灯组111沿移动滑轨112移动至光刻的工作区域。

其中，移动滑轨112设置于光刻机外壳211的内侧，并与光刻机外壳211的内侧至少一端连接，例如可仅基于一端固定，或者可基于两端固定，在此不限定。进一步地，曝光模块110中的多个可移动灯组111分别滑动连接至移动滑轨112，具体地，每个可移动灯组111均可沿移动滑轨112的延伸方向滑动，通过控制可移动灯组111中的目标可移动灯组沿移动滑轨112的延伸方向在移动滑轨112上移动至光刻的工作区域，能够根据光刻所需波长选定对应的可移动灯组111进行曝光。示例性的，移动滑轨112能够通过机械固定、胶黏固定等方式固定于光刻机外壳211内侧，在此不赘述也不限定。

其中，在本公开实施例中，曝光模块110中选定的目标工作波长的可移动灯组可以为特定波长的紫外灯光源。示例性地，紫外光源的中心波长可包括：波长为436nm的可见光g线，波长为365nm的紫外光i线，波长为254nm、248nm、193nm或157nm的深紫外光，波长范围在10nm-15nm的极紫外光以及其他波长的紫外光。

其中，曝光模块110中的可移动灯组111的数量为一个、两个、三个或更多个，并分别对应不同的工作波长，可基于光刻机的需求设置，在此不限定。

由此，通过控制可移动灯组111在移动滑轨112上移动，可将基于曝光所需的目标工作波长选定的可移动灯组111，即选定目标可移动灯组，并将其移动至光刻的工作区域，以实现基于该目标可移动灯组进行曝光。

在一些实施例中，继续参照图1-图3，基底固定模块120包括XYZR轴对准平台121、吸片台122以及真空泵(图中未示出)；吸片台122与XYZR轴对准平台121的位移台固定连接，随位移台运动；吸片台122还与真空泵连接，用于通过真空吸附固定基底131；XYZR轴对准平台121基于预设精度的差分头控制位移台沿XYR轴移动，以使基底131与掩膜板130对准；以及控制位移台沿Z轴移动，以调节基底131与掩膜板130之间的距离。

其中，吸片台122为结合真空泵对基底131进行真空吸附的载片台。示例性地，吸片台122为带吸片孔的吸片台122，吸片台122上设置三组及以上的吸片孔，吸片孔的组数可以根据基底131的尺寸来设置，基底131尺寸较小时，吸片孔的组数对应较少，基底131尺寸较大时，吸片孔的组数对应较多，以实现对基底131的牢固吸附固定。同时，吸片孔连接真空泵并由相对应的开关控制，以在基底放置于吸片台122上之后，打开真空泵，利用真空吸附将基底131固定。

示例性地，吸片台122设置多组吸片孔，以适用于不同尺寸的基底131；具体地，基底131的尺寸可以为1寸、2寸、4寸以及其他尺寸，可根据基底131的尺寸选择所需的吸片孔的组数和位置，以利用吸片台122对基底131进行稳定固定。

能够理解的是，本公开实施例中，吸片台122与真空泵连通，以利用真空吸附的作用固定基底131；在其他实施方式中，还可以根据光刻机的需求，采用本领域技术人员可知的其他方式固定基底131，在此不赘述也不限定。

其中，XYZR轴对准平台121的位移台与吸片台122固定连接，能够带动吸片台122及设置在其上的基底131运动，从而实现基底131相对于掩膜板130空间相对位置的控制，以实现多点对准。

示例性地，在三维空间内，利用两两相互垂直的三个方向，例如X轴、Y轴和Z轴限定空间直角坐标系；其中，X轴和Y轴均在水平面内，Z轴为垂直于该水平面的竖直方向。该XYZR轴对准平台121可沿X轴平动、沿Y轴平动、沿Z轴平动以及绕水平任一方向即R轴转动。由此，基于XYZR轴对准平台121，结合预设精度的差分头控制位移台带动吸片台122及其吸附的基底131沿XYR轴移动，以实现基底131与掩膜板130之间的对准，以及控制位移台沿Z轴移动，以调整掩膜板130与基底131之间的距离，以满足曝光对准精度和曝光距离的要求。另外，在曝光结束后，还可以转动Z轴，使吸片台沿Z轴远离掩膜板130，即使基底131和掩膜板130相互远离，以便将掩膜板130取出，其之后可转动XY轴，以移出基底131。

本公开实施例中，控制基底131和掩膜板130实现多点对准，即通过图像获取模块中的显微镜142及相机141对基底131和掩膜版130进行观察，并按照光刻所需调整二者空间相对位置关系，以此实现多点对准。其中，针对想要实现的多点对准，在精度要求非常高的前提下，由于仅用两个点进行对准是远远不够的，因此可以使用三个点或四个点来进行基底131和掩膜板130之间的对准。

示例性地，基于三个点可以确定一个平面，通过第四个点进行对准验证，从而能更好地实现基底131与掩膜板130之间的精确对准。示例性地，以基于四点进行多点对准为例，第一个点用于大致确定掩膜板130的位置，即利用一个点实现掩膜板130与基底131的粗对准；其后，在与第一个点相邻的任意两条边上各选取一个点来作为第二个和第三个点，以此实现基底131和掩膜版130在相邻两个边(例如水平的横向和纵向)上的对准；最后，选取与第一个点对应的斜对角方向上的一个点作为第四个点，以检查基底131与掩膜板130之间有没有全面对准，即相当于利用第四个点进行校验过程。

进一步地，在进行多点对准之后，通过调节Z轴上基底131与掩膜板130之间的距离，实现二者在预设距离下的密切接触。其中，基底131与掩膜板130之间的距离是通过手动调节XYZR轴对准平台121实现的；具体地，可自动或手动控制XYZR轴对准平台121的位移台沿Z轴移动，以将基底131相对于掩膜板130上调，并使基底131与掩膜板130在确保为相互平行(例如二者水平平行)的状态下进行相互接触，接触的过程中一直上调基底131，当图像获取模块140采集到的图像中出现一个彩色的干涉条纹之后，再调节XYZR轴对准平台121的Z轴使基底下调。此时，显微镜142的视野中会出现一个模糊的图像，此时确认基底131与掩膜板130之间满足在预设距离下密切接触。由此，通过利用显微镜142观察到不同的图像中的现象，来确定基底131和掩膜板130在竖向上的相对位置关系，使二者相互平行且密切接触。进而，有利于增加光刻曝光的整体均匀性。

其中，XYZR轴对准平台121中预设精度的差分头为控制位移台沿XYRZ轴精确移动的高精度移动装置。示例性地，XYZR轴对准平台121中的差分头对准精度为2μm，使用的X轴、Y轴、Z轴、以及R轴的差分头的移动精度较高，最小移动精度可达2μm，由于其具备了高移动精度，进而能够通过调节高精度的差分头使位移台带动基底131精确移动，有利于基底131与掩膜板130实现精确的多点对准及在预设距离下密切接触，进而增加光刻曝光的整体均匀性。

在一些实施例中，继续参照图1-图3，掩膜板固定模块150包括支撑杆151、掩膜板安装座(图中未示出)、掩膜板压板153以及掩膜板安装托盘154；支撑杆151的一端固定连接至基底固定模块150，支撑杆151的另一端安装掩膜板安装座，掩膜板安装托盘154插入掩膜板安装座，用于放置掩膜板130，掩膜板压板153位于掩膜板安装座背离支撑杆151的一侧，且设置于掩膜板安装座的至少两边侧，用于固定掩膜板130。

其中，掩膜板固定模块150为用于放置掩膜板130的模块；掩膜板固定模块150位于基底固定模块120与曝光模块110之间，以结合曝光模块130中的目标光源，实现对基底固定模块120上放置的基底131的掩膜曝光。示例性地，掩膜板固定模块150的底部设有底板且利用四根支撑杆151与底部的底板固定连接，四根支撑杆151上方连接掩膜板安装座，用于对掩膜板压板153以及掩膜板安装托盘154进行支撑。掩膜板安托盘154通过插入的方式和掩膜板安装座固定，通过掩膜板安装托盘154放置掩膜板130，同时利用掩膜板安装座两侧的掩膜板压板153对掩膜板130进行固定，以确保掩膜板130的稳定性。

示例性地，掩膜板安装座两侧的掩膜板压板153还可设有两个压紧螺母对掩膜板130实施固定。在其他实施方式中，还可设置其他数量的压紧螺母或其他本领域技术人员可知的结构对掩膜板130进行固定，在此不限定。

示例性地，可在光刻结束之后，在将基底131远离掩膜板130之后，将掩膜板安托盘154从掩膜板安装座上取下，并进一步取下掩膜板130。

其中，以图3示出的结构为例，由于掩膜板固定模块150的底部设置的为四边形的底板，因此，支撑杆151的数量对应在此设置为四根，以对底部的四个顶角进行支撑，从而提升掩膜板固定模块150的整体结构稳定性。对应的，当采用其他结构形式时，支撑杆151的数量还可为其他数量，可基于掩膜板固定模块150底部的具体形状以及光刻机的整体需求设置，在此不限定。

在一些实施例中，继续参照图1-图3，图像获取模块140包括显微镜142、显微镜支撑结构143、相机141以及XY轴滑台144；显微镜142通过显微镜支撑结构143固定于XY轴滑台144，相机141固定于显微镜142的像方一侧；其中，XY轴滑台144用于带动显微镜142移动，以进行掩膜板130不同位置的观察，相机141用于获取对应位置处观察到的图像。

其中，显微镜支撑结构143为对显微镜142进行支撑的结构，示例性地，显微镜支撑结构143可包括显微镜支撑固定架以及显微镜支撑杆，显微镜支撑固定架通过显微镜支撑杆固定在XY轴滑台144上，可实现Z轴上的位置调节。需要说明的是，显微镜142位于基底固定模块120及掩膜板固定模块150的上方，通过显微镜支撑固定架及显微镜支撑杆固定于一个XY轴的滑台144，以便实现对显微镜142相对于掩膜板130及基底131的空间位置的调节，便于观测到对应掩膜板130和基底131的图像。

其中，显微镜支撑固定架上还可设置一个Q向360°调焦旋钮(图中未示出)，以实现对显微镜的调焦。从显微镜整体来看，显微镜分辨率可达到2k，相比于现有技术中的显微镜的分辨率较高，从而能够对掩膜板130与基底131的不同相对位置所对应的图像进行较清晰的获取，以便实现对掩膜板130与基底131的相对位置的精确判断，进而实现二者的精确对准。在其他实施方式中，还可以采用其他结构或方式对显微镜进行调焦，在此不赘述也不限定。

其中，XY轴滑台144为带动显微镜142移动的平台。示例性地，XY轴滑台144固定于光刻机外壳211的底部，例如，该底部可以为光学平板214；相机141和显微镜142通过显微镜支撑结构143固定在XY轴滑台上，以实现X轴和Y轴方向上的空间位置调节。

示例性地，参照图2及图3，由于显微镜142位置可调，且在调焦的过程中可以上下移动，因此可以将显微镜142与掩膜板130、基底131形成便于观察二者空间相对位置关系的距离。由图2及图3对比可知，图2和图3中分别示出了显微镜142与掩膜板130、基底131所处的两种不同的空间相对位置关系，具体地，以掩膜板130或基底131的位置为参考，图3中显微镜142的位置靠上，即距其较远；而图2中显微镜142的位置靠下，即距其较近。

本公开实施例提供的光刻机中，在三维空间内，利用两两相互垂直的三个方向，例如X轴、Y轴和Z轴限定空间直角坐标系，其中X轴和Y轴均在水平面内，Z轴为垂直于该水平面的竖直方向。基于此，该XY轴滑台144可沿X轴平动及沿Y轴平动，以带动显微镜142及相机141在X轴和Y轴平动，即实现显微镜142和相机141的位置调节，从而便于对掩膜板130和基底131进行不同位置处的观察，并进一步实现基底131与掩膜板130之间的多点对准。

在其他实施方式中，还可利用多自由度位移台或其他结构形式实现对显微镜142及相机141的位置调节，在此不赘述也不限定。

其中，相机141能够获取在显微镜142的像方一侧观察到的图像，相机141可固定在显微镜142的外壳上。示例性地，该相机141可为CCD相机。本公开实施例中，显微镜142上端连接一个高清工业CCD相机，高清CCD相机连接显示器160(后文中详述)，以利用显示器160呈现获取到的图像，便于观察。

在其他实施方式中，相机141还可为本领域技术人员可知的其他类型的相机，或采用本领域技术人员可知的其他用于获取观察图像的装置，在此不限定。

能够理解的是，针对相关技术中掩膜板130与基底131之间的对准精度较差的缺点，本公开实施例提供的光刻机中，通过控制显微镜142和调节XYZR轴对准平台121中预设精度的差分头，利用二者相互配合，即提高显微镜142分辨率及控制XYZR轴对准平台121精确移动，使对准精度达到2μm的数值，即提升了对准精度，便于提高光刻关键尺寸。

在一些实施例中，该光刻机还包括照明灯(图中未示出)；照明灯设置于显微镜内，用于受控进行显微照明。

其中，照明灯为针对显微镜进行照明的装置，示例性地，照明灯可以为黄光LED灯，在其他实施方式中，还可以采用其他颜色或样式结构的照明灯，只需确保能够对显微镜进行照明即可，在此不限定。

在一些实施例中，图4为本公开实施例提供的又一种多光源光刻机的结构示意图。在图3的基础上，参照图2和图4，该光刻机还包括显示模块160、容置槽(图中未示出)和支撑支架(图中以合叶的形式示出)；容置槽由光刻机外壳211内陷而形成，显示模块160由支撑支架转动连接至光刻机外壳211；容置槽用于在显示模块160转动至参考位置时，收容显示模块160；显示模块160还与图像获取模块140通信连接，用于显示图像获取模块获取到的图像。

其中，显示模块160为用于对显微镜142观察到的图像进行显示的模块；显示模块160可以为根据光刻所需显示效果而设置的任意尺寸和样式的显示屏，在此不限定。

其中，显示模块160与图像获取模块140的连接方式为通信连接的方式，示例性地，可以通过电连接线建立相应的连接关系，也可以通过无线通信的方式建立连接关系，在此不限定。

其中，容置槽可以为置于光刻机外壳211一侧边的凹槽，对应的，支撑支架设于光刻机外壳211的凹槽的一侧边，显示模块160通过支撑支架与光刻机外壳211转动连接，在显示模块160绕支撑支架水平转动至参考位置即恰好可以收容显示模块160的位置时(见图4)，结束显示模块160的显示状态；在显示模块160绕支撑支架转动至展开位置时(见图2)，可自动显示或受控开始显示。如此设置，可便于对光刻过程进行更直观的显示，有利于提升观察效果，且便于光刻机整体的存储放置。

在一些实施例中，继续参照图4，该光刻机还包括控制器213；控制器213固定连接至光刻机外壳211；控制器213用于至少控制确定目标可移动灯组、控制目标可移动灯组移动至光刻的工作区域及控制曝光时长中的至少之一。

其中，控制器213可以控制可移动灯组111沿上方的移动滑轨112移动、选择某一个可移动灯组111的工作、控制选定可移动灯组111的曝光时长、控制与吸片台122连接的真空泵的开关以及控制显微镜142中照明灯的开关，在实际使用过程中，可针对光刻的程序需求，同时控制其中的至少之一，在此不赘述也不限定。

在一些实施例中，继续参照图1-图3，该光刻机还包括光学平板214；光学平板214用于固定光刻机外壳211、被光刻机外壳211所容置的构件以及与光刻机连接的构件。

示例性地，光学平板214为立体形状为四边形的承托结构；在其他实施方式中，光学平板214还可为其他形状，能确保满足相应的光刻机的需求即可，在此不限定。

需要说明的是，基底固定模块120、掩膜板固定模块150及图像获取模块140都置于光学平板214等相应的承托结构上，并在此基础上进行放置及空间相对位置关系的调整，以确保光刻机整体结构稳固。

示例性地，图5为本公开实施例提供的又一种多光源光刻机的结构示意图，示出了多光源光刻机的正视图。示例性地，图6为本公开实施例提供的又一种多光源光刻机的结构示意图，示出了多光源光刻机的俯视图。示例性地，图7为本公开实施例提供的又一种多光源光刻机的结构示意图，示出了多光源光刻机的侧视图。示例性地，图8为本公开实施例提供的又一种多光源光刻机的结构示意图，示出了多光源光刻机的斜视图。图5-图8分别示出了光刻机在多种不同视角下的结构，以便对光刻机的结构进行理解。

本公开实施例提供的多光源光刻机，通过沿预设方向将基底固定模块、掩膜板固定模块以及曝光模块顺次设置，且图像获取模块设置于掩膜板固定模块朝向曝光模块的一侧，能够利用图像获取模块对掩膜板和/或基底进行不同预设位置的图像获取，利于实现基底与掩膜板的多点对准；同时，曝光模块中设置了对应于不同曝光尺寸和曝光精度的不同可移动灯组，通过控制不同的目标可移动灯组(即不同工作波长的光源)移动至光刻的工作区域，以利用目标波长的光源的工作实现对基底进行不同尺寸的曝光，从而满足目标关键尺寸的需求，以此来拓宽光刻机的功能和使用范围。

在上述实施方式的基础上，本公开实施例还提供了一种多光源光刻机光刻方法，该光刻方法可应用上述实施方式提供的任一种多光源光刻机实现，具有相应的有益效果。

在一些实施例中，图9为本公开实施例提供的一种多光源光刻机光刻方法的流程示意图。参照图9，该方法包括如下步骤：

S31、基于基底固定模块固定待光刻的基底。

结合上文，示例性地，基底固定模块通过吸片台122与真空泵相结合对基底131进行真空吸附，以此来实现对基底131的固定。

S32、基于掩膜板固定模块固定掩膜板。

结合上文，示例性地，通过掩膜板固定模块中的掩膜板安装座两侧的掩膜板压板153对掩膜板130进行固定。

S33、至少基于图像获取模块，将基底和掩膜板进行多点对准，并控制基底与掩膜板之间的距离为预设距离。

结合上文，示例性地，根据图像获取模块进行对掩膜板130及基底131进行不同预设位置的图像获取，并对掩膜板130及基底131进行空间相对位置的调整，在显微镜下观察到基底131与掩膜板130实现对准后，再调节XYZR轴对准平台中的Z轴，使位移台在Z轴方向移动，使掩膜板与基底密切接触，在此不赘述。

S34、基于曝光模块受控选定目标可移动灯组，并将目标可移动灯组移动至光刻的工作区域，以对被掩膜板覆盖的基底进行对准曝光。

结合上文，示例性地，曝光模块受控制器的控制选择目标工作波长的光源，具体可包括：调节控制器中的波长参数，控制器根据光刻所需的波长参数选择一个合适工作波长的可移动灯组，并使其移动到光刻的工作区域进行工作，以及控制选定可移动灯组的曝光时长。

其中，目标可移动灯组在光刻的工作区域对基底进行对准曝光，具体地，目标可移动灯组发射的光线可看作刀状，选定的目标可移动灯组的波长越小，相应地，刀锋也就越锋利，在基底上越能刻出非常精细的尺寸或刻出一些很细的线，刻的越细，精度则越高。

本公开实施例提供的多光源光刻机光刻方法，基于图像获取模块对掩膜板和基底进行空间相对位置的观察，利用显微镜观察到的不同现象调整基底与掩膜板密切接触下的距离，增加了曝光的整体均匀性。并且，通过控制基底和掩膜板进行多点对准，使基底和掩膜板实现精确对准，利于得到更好的光刻效果。同时，在曝光模块的可移动灯组中选定合适工作波长的光源，利用目标波长的光源的工作实现对基底进行不同尺寸的曝光，从而满足目标关键尺寸的需求，以此来拓宽光刻机的功能和使用范围。

在一些实施例中，结合上文，基底固定模块包括XYZR轴对准平台和位移台；将基底和掩膜板进行多点对准，包括：XYZR轴对准平台基于预设精度的差分头控制位移台沿XYR轴移动，以使基底与掩膜板对准；控制基底与掩膜板之间的距离为预设距离，包括：XYZR轴对准平台基于预设精度的差分头控制位移台沿Z轴移动，以调节基底与掩膜板之间的距离。

其中，XYZR轴对准平台基于预设精度的差分头控制位移台沿预设方向即XYZR轴方向移动，进而带动位移台上的基底同步运动。需要说明的是，在本公开实施例中采用的为高精度的差分头来控制位移台的移动，以使基底和掩膜板进行多点对准及实现二者之间形成预设距离。结合上文，在此关于基底和掩膜板之间进行多点对准及形成预设距离的过程不再进行赘述。

在一些实施例中，光刻机还包括显示模块；至少基于图像获取模块，将基底和掩膜板进行多点对准，包括：基于图像获取模块对掩膜板相对于基底进行不同位置的观察，获取对应的图像；基于显示模块显示图像，以在对应的多个不同位置处对准基底与掩膜板。

其中，手动调节XYR轴方向的对准平台来控制位移台移动进而带动基底相对于掩膜板的运动，从而使基底与掩膜板对准，在显微镜下观察基底与掩膜板的对准，对准后手动调节Z轴方向的对准平台使掩膜板与基底达到密切接触，即使掩膜板与基底之间满足预设距离。

需要说明的是，通过显示模块将基底与掩膜板在多个不同位置的对准进行直观的显示，以便于作业人员的观看。

示例性地，参照图2及图4，图2中示出显示模块160绕支撑支架转动以此实现了展开状态，此时基于显示模块160可以显示图像，并方便作业人员在对应的多个不同位置处对准基底与掩膜板。图4中示出显示模块160在作业人员观察结束时将其收容至容置槽的状态，不再对基于图像获取模块获取到的图像进行显示。

在一些实施例中，光刻机还包括控制器，曝光模块还包括移动滑轨；将目标可移动灯组移动至光刻的工作区域，包括：基于控制器，控制目标可移动灯组沿移动滑轨移动至光刻的工作区域。

其中，在控制器上选择所需要的光源，手动调节控制器将所需的目标可移动灯组通过移动滑轨移动到曝光区域进行曝光，需要说明的是，目标可移动灯组通过移动滑轨实现移动的过程是通过手动调节控制器实现的，在其他实施方式中，还可采用如自动控制或其他终端控制的方式在多个光源中选定合适的光源，在此不限定。

在一些实施例中，还包括：基于控制器，控制确定目标可移动灯组，和/或，控制曝光时长。

其中，控制器可以选择具有合适工作波长的目标可移动灯组并对其进行控制曝光，且曝光时长的长短通过控制器进行设定。示例性地，可以采用计时器倒数计时的方式，提前设定好曝光时间，当计时结束后目标可移动灯组则自动关闭。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (15)

1.一种多光源光刻机，其特征在于，包括：基底固定模块、掩膜板固定模块、图像获取模块以及曝光模块；

沿预设方向，所述基底固定模块、所述掩膜板固定模块以及所述曝光模块顺次设置，所述图像获取模块设置于所述掩膜板固定模块朝向所述曝光模块的一侧；

其中：所述基底固定模块用于放置待光刻的基底；所述掩膜板固定模块用于固定掩膜板；所述图像获取模块用于对掩膜板和/或基底进行不同预设位置的图像获取，以针对基底与掩膜板进行多点对准；所述曝光模块包括光源可选的多个可移动灯组，用于受控将所述多个可移动灯组中的目标可移动灯组移动至光刻的工作区域，以对被掩膜板覆盖的所述基底进行对准曝光。

2.根据权利要求1所述的光刻机，其特征在于，还包括：光刻机外壳和减震块；

所述光刻机外壳容置所述光刻机中的至少所述基底固定模块、所述掩膜板固定模块、所述图像获取模块以及所述曝光模块，所述减震块连接固定在所述光刻机外壳的一侧；

其中，所述光刻机外壳用于保护所容置的构件、防尘以及阻挡光线向外泄露，所述减震块用于稳定所述光刻机外壳及所述光刻机外壳内容置的构件。

3.根据权利要求2所述的光刻机，其特征在于，所述曝光模块还包括移动滑轨；

所述移动滑轨固定于所述光刻机外壳的内侧一端，所述多个可移动灯组分别与所述移动滑轨滑动连接；

其中，所述多个可移动灯组中，每个可移动灯组对应一个工作波长，所述曝光模块受控将具有目标工作波长的可移动灯组沿所述移动滑轨移动至光刻的工作区域。

4.根据权利要求1-3任一项所述的光刻机，其特征在于，所述基底固定模块包括XYZR轴对准平台、吸片台以及真空泵；

所述吸片台与所述XYZR轴对准平台的位移台固定连接，随所述位移台运动；所述吸片台还与所述真空泵连接，用于通过真空吸附固定所述基底；

所述XYZR轴对准平台基于预设精度的差分头控制所述位移台沿XYR轴移动，以使所述基底与所述掩膜板对准；以及控制所述位移台沿Z轴移动，以调节所述基底与所述掩膜板之间的距离。

5.根据权利要求1-3任一项所述的光刻机，其特征在于，所述掩膜板固定模块包括支撑杆、掩膜板安装座、掩膜板压板以及掩膜板安装托盘；

所述支撑杆的一端固定连接至所述基底固定模块，所述支撑杆的另一端安装所述掩膜板安装座，所述掩膜板安装托盘插入所述掩膜板安装座，用于放置掩膜板，所述掩膜板压板位于掩膜板安装座背离所述支撑杆的一侧，且设置于所述掩膜板安装座的至少两边侧，用于固定掩膜板。

6.根据权利要求1-3任一项所述的光刻机，其特征在于，所述图像获取模块包括显微镜、显微镜支撑结构、相机以及XY轴滑台；

所述显微镜通过所述显微镜支撑结构固定于所述XY轴滑台，所述相机固定于所述显微镜的像方一侧；

其中，所述XY轴滑台用于带动所述显微镜移动，以进行掩膜板不同位置的观察，所述相机用于获取对应位置处观察到的图像。

7.根据权利要求6所述的光刻机，其特征在于，还包括照明灯；

所述照明灯设置于所述显微镜内，用于受控进行显微照明。

8.根据权利要求2或3所述的光刻机，其特征在于，还包括显示模块、容置槽和支撑支架；

所述容置槽由所述光刻机外壳内陷而形成，所述显示模块由所述支撑支架转动连接至所述光刻机外壳；

所述容置槽用于在所述显示模块转动至参考位置时，收容所述显示模块；

所述显示模块还与所述图像获取模块通信连接，用于显示所述图像获取模块获取到的所述图像。

9.根据权利要求2或3所述的光刻机，其特征在于，还包括控制器；所述控制器固定连接至所述光刻机外壳；

所述控制器用于至少控制确定所述目标可移动灯组、控制所述目标可移动灯组移动至光刻的工作区域及控制曝光时长中的至少之一。

10.根据权利要求1-3任一项所述的光刻机，其特征在于，还包括光学平板；

所述光学平板用于固定所述光刻机外壳、被所述光刻机外壳所容置的构件以及与所述光刻机连接的构件。

11.一种光刻方法，其特征在于，应用权利要求1-10任一项所述的光刻机实现；所述方法包括：

基于所述基底固定模块固定待光刻的基底；

基于所述掩膜板固定模块固定所述掩膜板；

至少基于所述图像获取模块，将所述基底和所述掩膜板进行多点对准，并控制所述基底与所述掩膜板之间的距离为预设距离；

基于所述曝光模块受控选定目标可移动灯组，并将所述目标可移动灯组移动至光刻的工作区域，以对被所述掩膜板覆盖的所述基底进行对准曝光。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述基底固定模块包括XYZR轴对准平台和位移台；

所述将所述基底和所述掩膜板进行多点对准，包括：

所述XYZR轴对准平台基于预设精度的差分头控制所述位移台沿XYR轴移动，以使所述基底与所述掩膜板对准；

所述控制所述基底与所述掩膜板之间的距离为预设距离，包括：

所述XYZR轴对准平台基于预设精度的差分头控制所述位移台沿Z轴移动，以调节所述基底与所述掩膜板之间的距离。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述光刻机还包括显示模块；所述至少基于所述图像获取模块，将所述基底和所述掩膜板进行多点对准，包括：

基于所述图像获取模块对所述掩膜板相对于所述基底进行不同位置的观察，获取对应的图像；

基于所述显示模块显示所述图像，以在对应的多个不同位置处对准所述基底与所述掩膜板。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述光刻机还包括控制器，所述曝光模块还包括移动滑轨；所述将所述目标可移动灯组移动至光刻的工作区域，包括：

基于所述控制器，控制所述目标可移动灯组沿所述移动滑轨移动至光刻的工作区域。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括：

基于所述控制器，控制确定所述目标可移动灯组，和/或，控制曝光时长。

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