CN201522612U - 具有oled光源的直写光刻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有OLED光源的直写光刻机，包括有光源，所述光源投影到一侧的图形发生器上，所述图形发生器通过其下方的投影光路投影到对应的晶圆表面上，所述晶圆安装在精密移动平台上。本实用新型采用的有机发光二极管光源寿命长达20000个小时；其发热量非常低，大大降低了整个温控系统的设计难度；光路中不需要加装以往汞灯光路中必须要加装的滤光片、波段反射镜等光学部件，光功率的利用效率更高，照明系统简化，使得整机的体积缩小，结构更加紧凑，降低整机成本。

Description

具有OLED光源的直写光刻机

技术领域：

本实用新型主要涉及一种半导体技术中的微细加工设备，尤其涉及一种具有OLED光源的直写光刻机。

技术背景：

光刻机是用于在晶片、印刷电路板、掩膜板、平板显示器、生物晶片、微机械电子晶片、光学玻璃平板等衬底材料上印刷构图的设备，光刻机曝光光源部分是各种接近式、步进重复式、步进扫描式光刻机的重要部件之一，其曝光量、寿命、均匀性、发热量都直接和其他各部件的设计相关；光源影响着光刻机使用的最终关键特征尺寸的质量，使用和维护成本等问题。从目前主要光刻机供应商的产品来看，在光刻分辨率0.28μm以上的光刻机中，主要以超高压汞灯作为照明光源(365nm、I line)，一般来说都具有2000W以上的功率，但现在光刻机光源主要存在如下的问题：

(1)、寿命短。光刻机用的超高压汞灯在实际使用过程中寿命仅仅为1800小时左右，由于光刻机整机的预热较长，开启后，汞灯就不能关闭，这样就需要每隔二个多月就更换一次；除此之外，汞灯在光路中的位置是非常敏感的，会直接影响到曝光的均匀性，这也需要专业人员进行操作和维护。

(2)、温度高。在整机装配中，光路的各部件都有着严格的制冷和温度要求，而汞灯在使用中温度高达上千度，这个热量对各部件的影响也是非常大的，增加了机体内的发热量，所以在光刻机照明设计中，为了降低温度，对光源的制冷和温控进行了很大工作的设计，尤其是需要用水来制冷，附加的水泵，真空管等附件更是增加了整机的复杂性。

(3)、耗电高。超高压汞灯一般需要2000W以上的功率，属于一种高耗能非绿色的光源。

(4)、体积大。汞灯是立体全方位角度的照射，需要较大的椭圆反射镜来收集光束，光路比较负责，再加上汞灯大耗能，高热量的特点，照明部分需要增加电源供给、水冷散热、滤镜等诸多附件，一台光刻机，照明部分要占到光学部件的1/2以上，光刻机体积难以缩小，给运输和厂房建设等都带来了不利的影响。

(5)、照明光学系统复杂。由于汞灯，LED光源不是均匀的面光源，所以需要复杂的光路系统，如采用，光棒，复眼等方式来是曝光的物面得到一个均匀的光能分布。

(6)、在激光直写式光刻机中，光源为激光光源，激光是相干性非常好的光源，由于相干性会给最后的成像光斑带来问题，会产生散斑，成像的解析力不高，一般来说，光刻波长的激光器都非常昂贵，高成本也是激光直写式光刻机面临的一大问题。

实用新型内容：

本实用新型的目的是为了弥补已有缺陷的不足，提供了一种具有OLED光源的直写光刻机，采用有机发光二极管光源OLED，解决了现有光源使用寿命短、耗电高、温度高和体积大的问题。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种具有OLED光源的直写光刻机，包括有光源，所述光源投影到一侧的图形发生器，所述图形发生器成像通过其下方的投影光路投影到对应的晶圆表面上，所述晶圆安装在精密移动平台上，其特征在于：所述光源为有机发光二极管OLED光源。

所述的具有OLED光源的直写光刻机，其特征在于：所述光源是通过照明系统投影到图形发生器，照明系统，可以是透镜，或透镜组。

本实用新型的技术效果体现在以下几个方面：

(1)、有机发光二极管OLED光源是均匀的面光源。

目前使用的光刻机超高压汞灯光源，发光二极管LED等作为光源，都不是均匀的面光源。而且在曝光过程中，是用电控开关作为曝光剂量的控制，不需要光源开机后长明，只有在曝光中，才根据需要间歇的点亮，从理论上推算在整个光刻机寿命中，是不需要更换光源的。免除了维护和频繁更换的过程。

(2)、照明系统设计简单

照明系统设计简单，由于已经是均匀的面光源，所以可以不需要采用复杂的匀光系统，通过简单的临界照明，使OLED直接成像在图形发生器上，或者OLED不通过光学系统而直接照射在图形发生器。

(3)、取消滤光片和波长反射镜等滤光器件。

OLED发光的波长带宽窄，功率可以集中在10nm波段范围之内，光路中不需要加装以往汞灯光路中必须要加装的滤光片、波段反射镜等光学部件，光功率的利用效率更高，光路设计更加简化。

(4)、取消快门、实现电控曝光时间。

汞灯曝光光路是开机后长明，曝光过程中使用快门进行控制曝光剂量。而OLED的响应速度高，功率稳定性好，用电控就可以对OLED点亮和关闭进行控制。这样就不仅可以取消快门，还大大提升光源整体寿命，节省电源的损耗。

(5)、减小体积，整机结构更加紧凑。

由前面所述，在光路中，减少了很多以前必须加装的光学部件，大大简化了光路，使得整机的体积缩小，结构更加紧凑。

(6)、OLED光源是非相干光，和激光为光源不同，不会给最终的成像带来散斑，能够提高最终成像的解析力，也不需要激光照明所需要振镜等装置。

(7)、和汞灯激光灯等各种光刻光源相比，OLED具有费用低廉的优点，可以降低整机成本。

本实用新型的优点是：

本实用新型采用的有机发光二极管光源寿命长达20000个小时；其发热量非常低，大大降低了整个温控系统的设计难度；光路中不需要加装以往汞灯光路中必须要加装的滤光片、波段反射镜等光学部件，光功率的利用效率更高，照明系统简化，使得整机的体积缩小，结构更加紧凑，降低整机成本。

附图说明：

图1为本实用新型第一种结构示意图。

图2为本实用新型第二种结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

图1示出了本实用新型第一种结构示意图，具有OLED光源的直写光刻机照明系统包括：

一个用于提供曝光光束的照明光源1，由自发光的OLED构成；

一个照明系统，包括透镜、或透镜组2，和透镜、或透镜组3；

一个图形发生器4，优选空间微反射镜阵列，它具有独立寻址的单独切换元件；

还包括投影光路5、晶圆6、精密移动平台7，其中数字掩模板4通过其下方的投影光路5与晶圆表面6对应。

有机发光二极管光源1，通过简单的照明系统以一定的精缩比例(M)投影直接成像投影到光刻装置的图形发生器上，精缩比例(M)由实际应用的OLED面的大小和图形发生器面的大小决定，由于OLED是一个均匀的面光源，所以在图形发生器上能均匀照明效果，光刻技术中一个均匀稳定的照明系统对于最终的曝光产生的特征图形的质量至关重要，包括特征图形的分辨率，均匀性，一致性和重复性。

实施例2：

图2示出了本实用新型第二种结构示意图，具有OLED光源的直写光刻机照明系统包括：

一个用于提供曝光光束的照明光源1，由自发光的OLED构成；

一个图形发生器4，优选空间微反射镜阵列，它具有独立寻址的单独切换元件；

还包括投影光路5、晶圆6、精密移动平台7，其中图形发生器4通过其下方的投影光路5与晶圆表面6对应。

有机发光二极管光源1，直接成像投影到光刻装置的图形发生器上。由于OLED是一个均匀的面光源，所以在图形发生器上能均匀照明效果。光刻技术中一个均匀稳定的照明系统对于最终的曝光产生的特征图形的质量至关重要，包括特征图形的分辨率，均匀性，一致性和重复性。

Claims (2)

1.一种具有OLED光源的直写光刻机，包括有光源，所述光源投影到一侧的图形发生器，所述图形发生器成像通过其下方的投影光路投影到对应的晶圆表面上，所述晶圆安装在精密移动平台上，其特征在于：所述光源为有机发光二极管OLED光源。

2.根据权利要求1所述的具有OLED光源的直写光刻机，其特征在于：所述光源是通过照明系统投影到图形发生器，照明系统可以是透镜，或透镜组。

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