專利名稱：大面積紫外光刻(曝光)方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紫外光刻(曝光)機(jī)的技術(shù)改進(jìn)方法，特別是用于接觸/接近式大面積紫外均勻輻照光刻(曝光)的方法及其實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
有效均勻輻照面積與曝光均勻度是紫外光刻(曝光)機(jī)的兩個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。已有的紫外光刻(曝光)機(jī)因其用途不同，或者是曝光分辨率高而其有效均勻輻照面積較小，其等面積正方形對(duì)角線長(zhǎng)度一般在6吋之內(nèi);或者是有較大的輻照面積而其曝光均勻度很差，其曝光不均勻度≥±10%。諸如上海光學(xué)機(jī)械廠生產(chǎn)的JKG型φ75光刻機(jī)、機(jī)械電子工業(yè)部第十三研究所研制的100mm×100mm的光刻機(jī)、日本Cannon公司生產(chǎn)的PLA-501型接近/接觸式光刻機(jī)和西德Carl Suss公司生產(chǎn)的100mm×100mm的光刻機(jī)。
紫外光刻機(jī)的主機(jī)(光源)系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如

圖1所示，由聚光鏡1、光源2、濾光片3、光學(xué)積分器4、曝光快門5和準(zhǔn)直透鏡6組成。光源2發(fā)出的輻射通量，經(jīng)聚光鏡1會(huì)聚后，在光學(xué)積分器4的入射端形成一個(gè)輻照分布。該輻照分布在光學(xué)積分器4各并列光通道組合通光口徑內(nèi)的有效部分，經(jīng)各并列光通道分割，對(duì)稱疊加成像，形成一個(gè)輻照度均勻分布的有效輻照面。該有效輻照面經(jīng)準(zhǔn)直透鏡6投影成像在曝光基片7上。光學(xué)積分器4的出射端位于準(zhǔn)直透鏡6的焦面上，準(zhǔn)直透鏡6投影出具有特定準(zhǔn)直角的準(zhǔn)直光束。總之，現(xiàn)有紫外光刻(曝光)機(jī)均不能同時(shí)滿足有效均勻輻照面積大與曝光均勻度高的技術(shù)要求，因此難以適應(yīng)大面積有源驅(qū)動(dòng)矩陣液晶顯示器等的光刻的需要。
本發(fā)明的目的是將有效輻照面積大與曝光均勻度高兩者統(tǒng)一于一體。尋找一種在增大有效輻照面積的同時(shí)，提高曝光均勻度的方法與途徑，并提出一種有效輻照面積大、曝光均勻度高、簡(jiǎn)單實(shí)用的紫外光刻(曝光)裝置。
本發(fā)明基于增大有效輻照面積的同時(shí)，提高曝光均勻度為前題，由于基片的曝光不均勻度是輻照面內(nèi)輻照度分布的輻照不均勻度和曝光過(guò)程產(chǎn)生的曝光不均度兩者的綜合效果，故在曝光基片的整個(gè)范圍內(nèi)，提高有效輻照面內(nèi)的輻照均勻度，并使輻照不均勻度和曝光不均勻度成反向變化，實(shí)現(xiàn)二者的補(bǔ)償。其次，改進(jìn)現(xiàn)有紫外光刻(曝光)機(jī)的有關(guān)元件，進(jìn)一步增加系統(tǒng)中的有效輻射通量和提高對(duì)輻射通量的利用率。本發(fā)明采用偶數(shù)個(gè)光通道的光學(xué)積分器，其數(shù)目應(yīng)與聚光鏡形成的輻照分布相匹配，用以提高有效輻照面內(nèi)的輻照均勻度并實(shí)現(xiàn)輻照不均勻度與曝光過(guò)程產(chǎn)生的曝光不均勻度的補(bǔ)償。光學(xué)積分器各并列光通道元素透鏡口徑不論為何種形狀，它們的組合通光口徑的形狀，都與聚光鏡形成的輻照分布的形狀相同，以最大限度地增加光學(xué)積分器對(duì)輻射通量的利用率。在光源為點(diǎn)光源或近似點(diǎn)光源(例如球形汞氙燈)情況下，光學(xué)積分器組合通光口徑采用正方形的形式。采用高次非球面或者復(fù)合高次非球面聚光鏡，更加有效地會(huì)聚光源的輻射通量并形成一個(gè)與光學(xué)積分器組合通光口徑大小相關(guān)的輻照分布，用來(lái)提高聚光鏡對(duì)光源輻射通量的會(huì)聚效率，并保證光學(xué)積分器通光口徑對(duì)輻射通量較高的利用率。為進(jìn)一步增大有效光刻(曝光)面積，采用曝光基片移動(dòng)式光刻(曝光)方法，以增加曝光基片在移動(dòng)方向上的可曝光線度，即增加有效曝光面積。
實(shí)現(xiàn)本方法發(fā)明的一個(gè)具體構(gòu)思是大面積紫外光刻(曝光)裝置，如圖2所示，由聚光鏡1、光源2、濾光片3、光學(xué)積分器4、曝光快門5、準(zhǔn)直透鏡6和放置曝光基片的可移動(dòng)工作臺(tái)7組成。光學(xué)積分器4的入射端位于聚光鏡1的第二參考面上，其出射端位于準(zhǔn)直透鏡6的焦面上，聚光鏡1是面形為高次非球面或者復(fù)合高次非球面的高效聚光鏡，以充分會(huì)聚光源的輻射通量，并可形成一個(gè)所希望的輻照度分布。光源2是大功率球形紫外汞氙燈。光學(xué)積器4是由偶數(shù)個(gè)光通道組成、其數(shù)目與聚光鏡形成的輻照分布相匹配、且通光口徑為正方形的光學(xué)積分器。準(zhǔn)直透鏡6是薄形菲涅爾透鏡，既可改善象質(zhì)，又可增大整個(gè)系統(tǒng)的有效輻照面積，同時(shí)還可減輕其重量。
本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例如圖2所示，由面形為y2＝193.5484x-0.13767x2+34×10-7x3的單一高次非球面聚光鏡1、2千瓦近紫外球形汞氙燈2、透近紫外濾光片3、12個(gè)通道且組合通光口徑為84mm×84mm的光學(xué)積分器4、曝光快門5、光學(xué)塑料的薄形菲涅爾透鏡6、可使曝光基座往復(fù)移動(dòng)的工作臺(tái)7和二塊折迭平面鏡8、9組成。折迭平面鏡8置于近紫外汞燈2與濾光片3之間，折迭平面鏡9置于曝光快門5與菲涅爾透鏡6之間，以緊湊整機(jī)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明把增大紫外光刻(曝光)機(jī)有效輻照面積、提高曝光均勻度兩者統(tǒng)一于一體，采用了高效聚光鏡和能補(bǔ)償快門在曝光過(guò)程中造成的曝光不均勻的偶數(shù)個(gè)光通道組成的光學(xué)積分器，特別是采用了移動(dòng)式曝光方式，使大面積紫外均勻輻照光刻(曝光)得以實(shí)現(xiàn)。使得有效輻照面等面積正方形對(duì)角線可達(dá)21吋，曝光不均勻度≤±3%。它不僅可用于中、低曝光分辨率的大規(guī)模集成電路每次多片和精密印刷電路板的光刻(曝光)制作，特別適用于大面積且要求曝光分辨率較高的光電顯示器件，如液晶顯示器等的光刻;它為液晶電視技術(shù)中的關(guān)鍵器件有源驅(qū)動(dòng)矩陣式液晶顯示器的研究和生產(chǎn)提供了有效的手段，同時(shí)它也適用于太陽(yáng)紫外光輻照空間技術(shù)和太陽(yáng)能應(yīng)用中某些器件性能影響的模擬實(shí)驗(yàn)等紫外曝光或輻照系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.大面積紫外光刻(曝光)方法，其特征在于在曝光基片的整個(gè)范圍內(nèi)，使輻照不均勻度和曝光不均勻度成反向變化，實(shí)現(xiàn)二者的補(bǔ)償，即采用偶數(shù)個(gè)光通道的光學(xué)積分器，其數(shù)目應(yīng)與聚光鏡形成的輻照分布相匹配，并且各并列光通道元素透鏡口徑不論為何種形狀，其組合通光口徑的形狀，應(yīng)與聚光鏡形成的輻照分布的形狀相同或類似。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大面積紫外光刻(曝光)方法，其特征在于采用能形成與光學(xué)積分器組合通光口徑大小相關(guān)的輻照分布的高次非球面或者復(fù)合高次非球面聚光鏡充分會(huì)聚光源發(fā)出的輻射能量。
3.大面積紫外光刻(曝光)裝置，由聚光鏡1、光源2、濾光片3、光學(xué)積分器4、曝光快門5和準(zhǔn)直鏡6組成，光學(xué)積分器4的入射端位于聚光鏡1的第二參考面上，出射端位于準(zhǔn)直透鏡6的焦面上，其特征在于光學(xué)積分器4的光通道數(shù)目為與聚光鏡形成的輻照分布相匹配的偶數(shù)，其組合通光口徑最好采用正方形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大面積紫外光刻(曝光)裝置，其特征在于聚光鏡1的面形采用復(fù)合高次非球面，光源2采用大功率球形紫外汞氙燈。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的大面積紫外光刻(曝光)裝置，其特征在于準(zhǔn)直透鏡6是薄形菲涅爾透鏡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種接觸/接近式大面積紫外均勻輻照光刻(曝光)的方法及其裝置，采用了可將輻照面內(nèi)輻照不均勻度與曝光過(guò)程中產(chǎn)生的曝光不均勻度互相補(bǔ)償?shù)呐紨?shù)光通道光學(xué)積分器、復(fù)合式高次非球面的聚光鏡和可移動(dòng)式曝光方式，使得在增大有效輻照面積的同時(shí)提高了曝光均勻度，為液晶顯示器，特別是液晶電視技術(shù)中的關(guān)鍵器件有源矩陣液晶顯示器的研制提供了有效手段，它還適用于大規(guī)模集成電路和精密印刷電路板的制作及太陽(yáng)紫外輻照模擬實(shí)驗(yàn)等方面。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1059039SQ90107038
公開日1992年2月26日 申請(qǐng)日期1990年8月15日 優(yōu)先權(quán)日1990年8月15日
發(fā)明者仲躋功 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械研究所