CN220569067U - 一种并行照明的接近式光刻系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种并行照明的接近式光刻系统。所述系统包括：件台、多个照明模组和多个投影模组；照明模组和投影模组一一对应。照明模组、投影模组、掩模版及基片沿光路依次设置，掩模版接近式的放置于基片的上方，控制模块与多个照明模组、多个投影模组和工件台电连接。通过采用多个照明模组和投影模组，以及掩模版接近式的放置于基片的上方，利用光源束腰形状与图形直边衍射的补偿效益，本申请的光刻系统的准直度比采用大面积光源的系统的准直度很好，可以消除或减少线宽的展宽，形成均匀曝光。光源的成像景深一般可大于100微米，掩模版接近式放置于基片上，无需进行图形的镜像翻转放大等处理，既有利于批量化，又能提升的图形的品质。

Description

一种并行照明的接近式光刻系统

技术领域

本申请涉及微纳光刻技术领域，特别涉及一种并行照明的接近式光刻系统。

背景技术

光刻技术是指在短波长光照作用下，以光刻胶为介质，将微纳图形制备到基片上的技术。能够批量化制备微纳图形的快速光刻技术不仅在半导体、平板显示、光电器件等生产领域具有不可替代的作用，而且在封装、精密电路等领域也具有广泛应用，在光伏电池片生产等新领域也具有潜在应用价值，因此快速光刻技术已得到越来越广泛的关注。

现有的接触式光刻，是光掩模版与基片的光刻机紧密贴合在一起，或者采用匹配液，以消除掩模版图形的直边衍射效应，提供图形的光刻质量。但是，接触式的效率极低，且容易造成基片光刻胶的表面损伤，不适合批量化，一般不在产业中应用。

传统的接近式光刻机，掩模保持在基片上方一定距离(例如20μm)来减少掩模损坏，光掩模版与基片容易分离，有利于批量化。不足之处是，大面积平行光源的准直度很难做高，光线经过光掩模的图形后，发生直边衍射效益，也就是，有一部分光线对衍射到遮挡处，使得图形的线宽展宽，图形边缘陡直度变差。如图形是平面的，仅仅是线宽展宽，如图形属于沟槽结构，比如异质结太阳电池的电极，则沟槽的陡直度变差。

针对上述问题，本发明提出了一种新的并行照明的接近式光刻系统及方法。

实用新型内容

本申请提供了一种并行照明的接近式光刻系统，可以提高光线准直度，消除或减少线宽的展宽，形成均匀曝光。既有利于批量化生产，也能提升的图形的品质。

第一方面，本申请提供一种并行照明的接近式光刻系统，包括掩模版、工件台、多个照明模组和多个投影模组；照明模组和投影模组一一对应；

照明模组包括依次设置的光源模块、光束整形系统、光阑和光阑投影光学模块；用于将曝光光源发出的光束按照预设轮廓形状进行整形，整形后的光束经过所投影模组照射所述掩模版，形成具有预设轮廓形状的掩模图形光斑；

工件台用于放置基片，工件台的运动方向为第一方向；

多个所述投影模组沿第二方向排布，所述第二方向垂直于所述第一方向；

照明模组、投影模组、掩模版及所述工件台沿光路依次设置；掩模版接近式的放置于所述工件台的基片上方。

控制模块与多个照明模组、多个投影模组和工件台电连接。

结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，光束整形系统用于对所述光源模块发出的光束进行整形；

光阑，设置于所述光束整形系统的光斑面；光阑具有轮廓形状的通光窗口，整形后的光束经过光阑得到具有预设轮廓形状的光束；

光阑投影光学模块用于将通过光阑的光束投影成像。

结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，光阑的通光窗口的轮廓形状为具有两对边平行的多边形，多边形区域包括中间区域和中间区域两侧的边缘区域，中间区域呈矩形或正方形，两侧的边缘区域面积相同。

结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，投影模组采用远心投影光学系统。

结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，工件台还具有沿垂直于基片平面方向的自由度，以及沿平行于基片的平面旋转的自由度。

结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，多个投影模组呈两个平行的行排布，且两行的投影模组相嵌设置。

结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，任意相邻的两个投影模组在基片上形成的掩模图形光斑具有重叠区域。

结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，掩模版与工件台上基片的距离为5μm—200μm，掩模版上的图形与预设基片上的图形一致，从而使得曝光后基片上的图形与预设基片上的图形一致。

结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，还包括掩模架；

掩模版位于掩模架上，基片位于工件台上，掩模架设置于所述工件台上，与工件台固定设置。

结合第一方面，在第一方面的一种可实现方式中，掩模架还具有沿排布方向的自由度。

本申请的有益效果在于：采用多个照明模组和多个投影模组的光学系统，该光学系统的准直度比大面积光源的准直度好，光源的成像景深一般可大于100微米，在一定程度上减小或消除了直边衍射效应，可以消除或减少线宽的展宽，形成均匀曝光；任意相邻的两个所述投影模组在所述基片上形成的掩模图形光斑具有重叠区域，可以提高图形曝光的均匀性，邻接处的没有拼缝，同时掩模版接近式放置于基片上，无需进行图形的镜像翻转放大等处理，既有利于批量化，又能提升的图形的品质。

附图说明

图1是本申请实施例提供的光机结构框架的示意图；

图2a是本申请实施例提供的光阑的通光窗口的一个形状示意图；

图2b是本申请实施例提供的光阑的通光窗口的另一个形状示意图；

图3是图1中投影模组的排布的示意图；

图4是本申请实施例中基片上形成投影光斑的示意图；

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

还需要说明的是，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。

本申请实施例提供一种并行照明的接近式光刻系统，如图1所示，包括掩模版1、工件台2、多个照明模组3、多个投影模组4；照明模组3和投影模组4一一对应；

照明模组3包括依次设置的光源模块31、光束整形系统32、光阑33和光阑投影光学模块34；照明模组3用于将曝光光源发出的光束按照预设轮廓形状进行整形，整形后的光束经过所投影模组4照射所述掩模版1，形成具有预设轮廓形状的掩模图形光斑。光源模块31可以包括蓝紫光和紫外波段的激光器、汞灯、LED，优选的，可以为405nm光纤耦合激光器、375nm光纤耦合激光器、经过滤光的包含i线、H线的汞灯、365nmLED、385nmLED、405nmLED，以及上述光源组成的混合多波长光源系统。在其他实施例中，照明模组3还可以有反射镜35，用于改变光束的方向。

工件台2用于放置基片6，工件台2的运动方向为第一方向；多个投影模组4多沿第二方向排布，第二方向垂直于第一方向；

照明模组3、投影模组4、掩模版1及所述工件台2沿光路依次设置；掩模版1接近式的放置于所述工件台2的基片6上方。

照明模组3中的光束整形系统32用于对所述光源模块31发出的光束进行整形；光阑33设置于所述光束整形系统的光斑面；光阑33具有轮廓形状的通光窗口，整形后的光束经过光阑33的阻挡和过滤，得到具有预设轮廓形状的光束；光阑投影光学模块34用于将通过光阑33的光束投影成像。

控制模块7与多个照明模组3、多个投影模组4和工件台6电连接。

控制模块7控制照明系统中光源模块31的出光，光阑投影光学模块34中数据的上载；同时控制模块7还控制投影模组4进行聚焦投影；控制模块7还控制工件台6进行同步运动。

如图2a所示，光阑33的通光窗口的轮廓形状为具有两对边A1和A2平行的多边形，多边形区域包括中间区域S1和中间区域S1两侧的边缘区域S2，中间区域S1呈矩形或正方形，两侧的边缘区域S2是三角形，两个三角形的面积相同。在其他实施例中，也可以是其他的形状，如图2b所示，边缘区域是凸出的弧面，只要满足两侧的边缘区域S2的面积相同。

在一些实施例中，投影模组4采用远心投影光学系统。

实际光刻应用中，一般都有基片对准、聚焦等要求，这就要求在设计光刻设备时增加运动自由度，因此工件台2还具有沿垂直于基片平面方向的自由度，以及沿平行于基片的平面旋转的自由度。

如图3所示，多个投影模组4的排布呈两个平行的行排布，第一行的投影模组的中心点连成L1，第二行的投影模组的中心点连成L2，L1与L2平行，且两行的投影模组相嵌设置。采用多个照明模组3和多个投影模组4的光学系统，该光学系统的准直度比大面积光源的准直度好，光源的成像景深一般可大于100微米，在一定程度上减小或消除了直边衍射效应，可以消除或减少线宽的展宽，形成均匀曝光。

如图4所述，光阑33的通光窗口的轮廓形状为平行四边形，投影模组在基片上形成掩模图形光斑，掩模图形光斑的轮廓形状为光阑33的通光窗口的轮廓形状，也就是掩模图形光斑上也有中间区域S1和两侧的边缘区域S2，相邻的两个投影模组在基片上投影后的掩模图形光斑有重叠区域，重叠的区域也就是边缘区域S2，这样，就可以提高图形曝光的均匀性，邻接处的没有拼缝。

如图1所示，工件台2上放置基片6，可以在工件台2上可以固定设置一掩模架5，将掩模版1放置在掩模架5上，掩模版1与基片6接近式放置，距离为5μm—200μm，掩模版上的图形与预设基片上的图形一致，从而使得曝光后基片上的图形与预设基片上的图形一致。掩模架5还具有沿所述第一方向和所述第二方向的自由度，也就是说掩模版5在两个方向上进行微调。掩模版1的安装，需要在掩模架5上设计专门的调节机构，实现掩模版旋转和平移调节，从而保障光刻的精度。掩模版5接近式放置于基片6上，无需进行图形的镜像翻转放大等处理，更有利于批量化，提高图形的品质。

如此，本申请实施例提供的光刻方法，采用多个照明模组和多个投影模组的光学系统，该光学系统的准直度比大面积光源的准直度好，光源的成像景深一般可大于100微米，在一定程度上减小或消除了直边衍射效应，可以消除或减少线宽的展宽，形成均匀曝光；任意相邻的两个所述投影模组在所述基片上形成的掩模图形光斑具有重叠区域，可以提高图形曝光的均匀性，邻接处的没有拼缝，同时掩模版接近式放置于基片上，无需进行图形的镜像翻转放大等处理，既有利于批量化，又能提升的图形的品质。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种并行照明的接近式光刻系统，其特征在于，包括掩模版、工件台、多个照明模组、多个投影模组和控制模块；所述照明模组和所述投影模组一一对应；

所述照明模组包括依次设置的光源模块、光束整形系统、光阑和光阑投影光学模块；用于将曝光光源发出的光束按照预设轮廓形状进行整形，整形后的光束经过所述投影模组照射所述掩模版，形成具有预设轮廓形状的掩模图形光斑；

所述工件台用于放置基片，所述工件台的运动方向为第一方向；

多个所述投影模组沿第二方向排布，所述第二方向垂直于所述第一方向；

所述照明模组、所述投影模组、所述掩模版及所述工件台沿光路依次设置；所述掩模版接近式的放置于所述工件台的基片上方，

所述控制模块与所述多个照明模组、所述多个投影模组和所述工件台电连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述光束整形系统用于对所述光源模块发出的光束进行整形；

所述光阑，设置于所述光束整形系统的光斑面；所述光阑具有轮廓形状的通光窗口，整形后的光束经过所述光阑得到具有预设轮廓形状的光束；

所述光阑投影光学模块用于将通过所述光阑的光束投影成像。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述光阑的通光窗口的轮廓形状为具有两对边平行的多边形，所述多边形区域包括中间区域和中间区域两侧的边缘区域，所述中间区域呈矩形或正方形，所述两侧的边缘区域面积相同。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述投影模组采用远心投影光学系统。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工件台还具有沿垂直于所述基片平面方向的自由度，以及沿平行于所述基片的平面旋转的自由度。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，多个所述投影模组呈两个平行的行排布，且两行的投影模组相嵌设置。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，任意相邻的两个所述投影模组在所述基片上形成的掩模图形光斑具有重叠区域。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述掩模版与所述工件台上基片的距离为5μm—200μm，所述掩模版上的图形与预设基片上的图形一致，从而使得曝光后基片上的图形与预设基片上的图形一致。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括掩模架；

所述掩模版位于所述掩模架上，所述基片位于所述工件台上，所述掩模架设置于所述工件台上，与所述工件台固定设置。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述掩模架还具有沿所述第一方向和所述第二方向的自由度。