基于数字微镜阵列的紫外曝光机及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于数字微镜阵列的紫外曝光机及其控制方法，所述紫外曝光机包括数字微镜阵列和光源，所述数字微镜阵列和光源之间设置有照明光学装置，其中，所述数字微镜阵列和成像面之间设置有前组光学装置和画像分割装置，所述光源发出的光经过照明光学系统后到达数字微镜阵列，反射后的光线经过前组光学装置后，在画像分割装置中被分割成多组不同方向的光线后经各自的光学系统后在成像面上形成有一定位移的图像。本发明提供的基于数字微镜阵列的紫外曝光机及其控制方法，能够将原来不被利用的数字微镜阵列的部分，在和扫描方向相交的方向上平移后成像，使光刻宽度变大，实现大面积的一次扫描曝光，提高工作效率。
【专利说明】
基于数字微镜阵列的紫外曝光机及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种紫外曝光机及其控制方法，尤其涉及一种基于数字微镜阵列的紫外曝光机及其控制方法。
【背景技术】
[0002]光刻技术是大规模集成电路和微细加工的核心技术，随着大规模集成电路应用范围的不断扩大，集成度不断提高，加工面积不断变大，因此要求紫外曝光在高分辨率的基础上进一步提高加工的效率。对于数字微镜阵列作为光刻图案发生源的光刻机，通过控制数字微镜来实现将设计的图案复制到基板上，从而达到光刻的效果。数字微镜器件(DigitalMicromirror Device，DMD)是光开关的一种，利用旋转反射镜实现光开关的开合，开闭时间稍长，为微秒量级。作用过程十分简单，光从光源中出来，射向DMD的反射镜片，DMD打开的时候，光可经过对称光路进入到另一端光纤；当DMD关闭的时候，即DMD的反射镜产生一个小的旋转，光经过反射后，无法进入对称的另一端，也就达到了光开关关闭的效果。
[0003]因为现有的数字微镜阵列作为光刻图案发生源的光刻机都是使用扫描方式实现大面积曝光，这里的扫描方式包括连续扫描或分步扫描。而数字微镜阵列的长宽比基本为4:3或16:9等，对于扫描方式而言，宽度方向并不需要这么宽，所以在实际使用时宽度方向只使用了一部分阵列，没有得到充分的利用。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于数字微镜阵列的紫外曝光机及其控制方法，能够将原来不被利用的数字微镜阵列的部分，在和扫描方向相交的方向上平移后成像，使光刻宽度变大，实现大面积的一次扫描曝光，提高工作效率。
[0005]本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种基于数字微镜阵列的紫外曝光机，包括数字微镜阵列和光源，所述数字微镜阵列和光源之间设置有照明光学装置，其中，所述数字微镜阵列和成像面之间设置有前组光学装置和画像分割装置，所述光源发出的光经过照明光学系统后到达数字微镜阵列，反射后的光线经过前组光学装置后，在画像分割装置中被分割成多组不同方向的光线后经各自的光学系统后在成像面上形成有一定位移的图像。
[0006]上述的基于数字微镜阵列的紫外曝光机，其中，所述画像分割装置为至少包含一个反射面的光学器件。
[0007]上述的基于数字微镜阵列的紫外曝光机，其中，所述数字微镜阵列的下方设置有角度可调的光学平板。
[0008]本发明为解决上述技术问题还提供一种上述基于数字微镜阵列的紫外曝光机的控制方法，包括如下步骤:a)用数字微镜阵列反射后的光线作为光刻图案的发生源;b)将数字微镜阵列产生的图像在画像分割装置中进行分割，在成像面上形成两个以上沿次扫描方向排列的分割后图像;c)所述分割后图像在次扫描方向X方向上无缝衔接，同时在主扫描方向Y上相互间隔排列，且在主扫描方向上图案跨越的长度保持不变；
[0009]上述的基于数字微镜阵列的紫外曝光机的控制方法，其中，所述数字微镜阵列的长宽比为4:3或16:9。
[0010]上述的基于数字微镜阵列的紫外曝光机的控制方法，其中，所述步骤c)通过控制数字微镜阵列到各个分割图案成像面的光路长相等，使得分割后图像在次扫描方向X方向上无缝衔接。
[0011]上述的基于数字微镜阵列的紫外曝光机的控制方法，其中，所述步骤c)通过在数字微镜阵列的下方设置角度可调的光学平板控制镜面平移，使得分割后图像在次扫描方向X方向上无缝衔接。
[0012]上述的基于数字微镜阵列的紫外曝光机的控制方法，其中，所述步骤c)将将多个紫外曝光机在次扫描方向上排列，并实现大面积的一次扫描曝光。
[0013]本发明对比现有技术有如下的有益效果:本发明提供的基于数字微镜阵列的紫外曝光机及其控制方法，用数字微镜阵列作为光刻图案的发生源，通过画像分割装置将数字微镜阵列产生的图案进行分割，在成像面上形成两个以上沿次扫描方向排列的图案，可以将原来不被利用的数字微镜阵列的部分，在和扫描方向相交的方向上平移后成像，使光刻宽度变大，从而提高工作效率；同时该曝光机也适合于多个光学系的组合排列，同时在多个光学系之间的和扫描方向相交的方向上没有空隙，实现大面积的一次扫描曝光。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的基于数字微镜阵列的紫外曝光机结构示意图；
[0015]图2为本发明的曝光机光学成像示意图；
[0016]图3为本发明的数字微镜阵列和在成像面上形成位置示意图；
[0017]图4为本发明的2个光学成像系统排列后在成像面上形成的位置示意图；
[0018]图5为本发明紧密排列的光学系统的光刻机示意图；
[0019]图6为本发明主扫描方向上扫描过程示意图；
[0020]图7为本发明带像面平移的光学微调器件的紫外曝光机结构示意图。
[0021]图中:
[0022]I数字微镜阵列2成像面3光源
[0023]4照明光学装置5前组光学装置6画像分割装置
[0024]7分割前图像8分割后图像9分割图像结合处
[0025]10调光平板
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0027]图1为本发明基于数字微镜阵列的紫外曝光机结构示意图；图2为本发明的曝光机光学成像示意图。
[0028]请参见图1和图2，本发明提供的基于数字微镜阵列的紫外曝光机，包括数字微镜阵列I和光源3，所述数字微镜阵列I和光源3之间设置有照明光学装置4，其中，所述数字微镜阵列I和成像面2之间设置有前组光学装置5和画像分割装置6，所述光源3发出的光经过照明光学系统4后到达数字微镜阵列I，反射后的光线经过前组光学装置5后，在画像分割装置6中被分割成多组不同方向的光线后经各自的光学系统后在成像面2上形成有一定位移的图像。
[0029]本发明提供的基于数字微镜阵列的紫外曝光机，其中，所述画像分割装置6为至少包含一个反射面的光学器件；如图3所示，从光源发出的光，经过照明光学系统后到达数字微镜阵列，反射后的光线经过前组光学装置后，在画像分割系统中被分割成3组不同方向的光线后经各自的光学系统后再成像面上形成有一定位移的图像。数字微镜阵列I上的图案在成像面2上形成主扫描方向有一定间隔d，在次扫描方向上没有间隙的图案排列，形成更大光刻宽度W。图3所示为分割成3份，但用同样方法可以分割成2份，或更多的分割。
[0030]本发明还提供一种上述基于数字微镜阵列的紫外曝光机的控制方法，包括如下步骤:
[0031]a)用数字微镜阵列I反射后的光线作为光刻图案的发生源;所述数字微镜阵列I的长宽比为4:3或16:9;
[0032]b)将数字微镜阵列I产生的图像在画像分割装置6中进行分割，在成像面2上形成两个以上沿次扫描方向排列的分割后图像8;
[0033]c)所述分割后图像8在次扫描方向X方向上无缝衔接，同时在主扫描方向Y上相互间隔排列，且在主扫描方向上图案跨越的长度保持不变;比如通过控制数字微镜阵列I到各个分割图案成像面的光路长相等，或者通过在数字微镜阵列I的下方设置角度可调的调光平板1控制镜面平移，使得分割后图像8在次扫描方向X方向上无缝衔接，如图4中的分割图像结合处9所示。
[0034]本发明用数字微镜阵列I作为光刻图案的发生源，通过画像分割装置6将数字微镜阵列I产生的图案进行分割，在成像面上形成两个以上沿次扫描方向排列的图案。该图案在次扫描方向X方向上没有间隙，在主扫描方向Y上有间隔的排列。同时由于该光学成像系统形成的图案在主扫描方向上有间隔，故可以通过两个以上该光学成像系统沿次扫描方向上的排列，形成更大光刻宽度，同时在主扫描方向上图案跨越的长度保持不变。从而可以将原来不被利用的数字微镜阵列的部分，在和扫描方向相交的方向上平移后成像，使光刻宽度变大，提高工作效率。同时该光学系的结构也适合于多个光学系的组合排列，同时在多个光学系之间的和扫描方向相交的方向上没有空隙，实现大面积的一次扫描曝光。
[0035]图5和图6显示了两个光学系统紧密排列后，形成的更大的没有间隙的光刻宽度。由图7所示，要得到加工长度B，实际扫描长度为B+2XA，这样A越小加工效率越高。本发明因为图案在主扫描上，图案跨越的长度和单个光学系统相同。加工效率将得到进一步提升。
[0036]当采用多分割方式时，因为位置微镜整列的单元像素尺寸较小，为了保证分割后的各个图像在次扫描方向上没有间隙，且以像素为单位对准，可以在镜头下方，增加像面平移的光学微调系统，以方便对准。如图7所示，所述数字微镜阵列I的下方设置有角度可调的调光平板10，通过调整光学平板的角度，来使像面平移。
[0037]虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
【主权项】
1.一种基于数字微镜阵列的紫外曝光机，包括数字微镜阵列(I)和光源(3)，所述数字微镜阵列(I)和光源(3)之间设置有照明光学装置(4)，其特征在于，所述数字微镜阵列(I)和成像面(2)之间设置有前组光学装置(5)和画像分割装置(6)，所述光源(3)发出的光经过照明光学系统(4)后到达数字微镜阵列(I)，反射后的光线经过前组光学装置(5)后，在画像分割装置(6)中被分割成多组不同方向的光线后经各自的光学系统后在成像面(2)上形成有一定位移的图像。2.如权利要求1所述的基于数字微镜阵列的紫外曝光机，其特征在于，所述画像分割装置(6)为至少包含一个反射面的光学器件。3.如权利要求1所述的基于数字微镜阵列的紫外曝光机，其特征在于，所述数字微镜阵列(I)的下方设置有角度可调的光学平板。4.一种基于数字微镜阵列的紫外曝光机的控制方法，采用如权利要求1所述的基于数字微镜阵列的紫外曝光机，其特征在于，包括如下步骤: a)用数字微镜阵列(I)反射后的光线作为光刻图案的发生源； b)将数字微镜阵列(I)产生的图像在画像分割装置(6)中进行分割，在成像面(2)上形成两个以上沿次扫描方向排列的分割后图像(8); c)所述分割后图像(8)在次扫描方向X方向上无缝衔接，同时在主扫描方向Y上相互间隔排列，且在主扫描方向上图案跨越的长度保持不变。5.如权利要求4所述的基于数字微镜阵列的紫外曝光机的控制方法，其特征在于，所述数字微镜阵列(I)的长宽比为4:3或16: 9。6.如权利要求4所述的基于数字微镜阵列的紫外曝光机的控制方法，其特征在于，所述步骤c)通过控制数字微镜阵列(I)到各个分割图案成像面的光路长相等，使得分割后图像(8)在次扫描方向X方向上无缝衔接。7.如权利要求4所述的基于数字微镜阵列的紫外曝光机的控制方法，其特征在于，所述步骤c)通过在数字微镜阵列(I)的下方设置角度可调的光学平板控制镜面平移，使得分割后图像(8)在次扫描方向X方向上无缝衔接。8.如权利要求4所述的基于数字微镜阵列的紫外曝光机的控制方法，其特征在于，所述步骤c)将多个紫外曝光机在次扫描方向上排列，并实现大面积的一次扫描曝光。
【文档编号】G03F7/20GK105954980SQ201610571229
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月20日
【发明人】马颖鏖
【申请人】马颖鏖