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【发明授权】光刻投影物镜、边缘曝光系统和边缘曝光装置_上海微电子装备(集团)股份有限公司_201711243395.8 

申请/专利权人:上海微电子装备(集团)股份有限公司

申请日:2017-11-30

公开(公告)日:2020-07-14

公开(公告)号:CN109856915B

主分类号:G03F7/20(20060101)

分类号:G03F7/20(20060101);G02B13/00(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.07.14#授权;2019.07.02#实质审查的生效;2019.06.07#公开

摘要:本发明提供了一种光刻投影物镜,所述光刻投影物镜包括第一镜组、第二镜组、第三镜组、第四镜组、第五镜组、第六镜组,所述第一镜组、第二镜组、第三镜组、第四镜组、第五镜组、第六镜组的焦距满足:0.05f1f0.15;‑0.32f2f‑0.22;0.08f3f0.18;0.05f4f0.15;‑0.7f5f‑0.5;0.06f6f0.16;其中,所述光刻投影物镜的总焦距为f,所述第一镜组的焦距为f1,所述第二镜组的焦距为f2,所述第三镜组的焦距为f3,所述第四镜组的焦距为f4,所述第五镜组的焦距为f5,所述第六镜组的焦距为f6。本发明提供的一种光刻投影物镜能够使得操作简单。

主权项:1.一种光刻投影物镜,其特征在于,所述光刻投影物镜包括第一镜组、第二镜组、第三镜组、第四镜组、第五镜组、第六镜组,所述第一镜组、第二镜组、第三镜组、第四镜组、第五镜组、第六镜组的焦距满足:0.05f1f0.15;-0.32f2f-0.22;0.08f3f0.18;0.05f4f0.15;-0.7f5f-0.5;0.06f6f0.16;其中,所述光刻投影物镜的总焦距为f,所述第一镜组的焦距为f1,所述第二镜组的焦距为f2,所述第三镜组的焦距为f3,所述第四镜组的焦距为f4,所述第五镜组的焦距为f5,所述第六镜组的焦距为f6。

全文数据:光刻投影物镜、边缘曝光系统和边缘曝光装置技术领域本发明属于光刻曝光技术领域,涉及光刻投影物镜、边缘曝光系统和边缘曝光装置。背景技术硅片边缘曝光是IC电路制造的重要工艺环节,通过使用紫外光对硅片表面的光刻胶进行曝光使之发生化学变化并显影完成硅片边缘的去胶处理。但是由于不同的工艺中所使用的的光刻胶的光谱响应范围不同,这样在加工的时候,就需要根据具体的光刻胶选择不同的曝光镜头进行曝光,实际操作比较繁琐。发明内容本发明的目的在于提供光刻投影物镜、边缘曝光系统和边缘曝光装置,旨在解决现有技术中边缘曝光需要根据具体的光刻胶选择不同的曝光镜头进行曝光带来的操作繁琐的问题。为解决上述技术问题,本发明提供了一种光刻投影物镜,所述光刻投影物镜包括第一镜组、第二镜组、第三镜组、第四镜组、第五镜组、第六镜组,所述第一镜组、第二镜组、第三镜组、第四镜组、第五镜组、第六镜组的焦距满足:0.05f1f0.15;-0.32f2f-0.22;0.08f3f0.18;0.05f4f0.15;-0.7f5f-0.5;0.06f6f0.16;其中,所述光刻投影物镜的总焦距为f,所述第一镜组的焦距为f1,所述第二镜组的焦距为f2,所述第三镜组的焦距为f3,所述第四镜组的焦距为f4,所述第五镜组的焦距为f5,所述第六镜组的焦距为f6。本发明进一步设置为,所述光刻投影物镜包括至少六个镜片,所述第一镜组至少包括一个镜片,所述第二镜组至少包括一个镜片,所述第三镜组至少包括一个镜片,所述第四镜组至少包括一个镜片,所述第五镜组至少包括一个镜片,所述第六镜组至少包括一个镜片。本发明进一步设置为,所述至少六个镜片的材料均为熔融石英。本发明进一步设置为,还包括有一光阑。本发明进一步设置为,所述光阑设置于所述第三镜组与所述第四镜组之间。本发明进一步设置为,所述f的大小为367毫米,所述f1、f2、f3、f4、f5、f6与总焦距f之间大小的比值为:f1f=0.11,f2f=-0.27,f3f=0.13,f4f=0.11,f5f=-0.59,f6f=0.11。本发明还提供了一种边缘曝光系统,包括如上任一项所述光刻投影物镜,还包括光源以及光束传递模块,所述光源发出光束经所述光束传递模块后进入所述光刻投影物镜。本发明进一步设置为,还包括有光阑组件,所述光阑组件上设置有若干个光阑,所述光阑组件用于装载所述若干个光阑,并可选择一所述光阑位于所述第三镜组与所述第四镜组之间。本发明进一步设置为,所述光束传递模块为光纤。本发明进一步设置为,所述光源的波长范围为220纳米~300纳米。本发明进一步设置为,所述光源的波长范围为250纳米~280纳米。本发明还提供了一种边缘曝光装置,包括如上任一项所述边缘曝光系统,还包括有工件台模块、控制模块、监测模块,所述工件台模块用于带动基底活动并进行曝光,所述检测模块用于对曝光过程进行实时监控,所述控制模块用于接受所述检测模块的反馈并对工件台模块进行控制。本发明还提供了一种使用如上所述边缘曝光装置的边缘曝光方法,至少包括以下步骤:装载基底至所述工件台模块,开启所述光源发出曝光光束,所述曝光光束经所述光束传递模块、光刻投影物镜后入射至所述基底,实现所述基底的边缘曝光。与现有技术相比,本发明提供了光刻投影物镜、边缘曝光系统和边缘曝光装置,光源发出光束之后,经过选择使得波长为250纳米-280纳米之间的光束进入到光纤中,然后依次通过光阑和镜头之后作用到了光刻胶上;其中由于光刻胶的光谱响应范围大致范围为180纳米-280纳米以及220纳米-450纳米两种,如此当实际作用到光刻胶上的波长在250纳米至280纳米之间时,就能够同时对以上两种响应范围的光刻胶都起到作用,即通过250纳米-280纳米波长的光束能够同时满足不同光波长的需求,从而减少了对光刻镜头的更换和选择,不仅提高了加工效率,同时也使得操作更为简单。附图说明图1是一种光刻胶的响应因子与光线波长之间的关系示意图;图2是另一种光刻胶的响应因子与光线波长之间的关系示意图;图3是本发明一实施例提供的一种曝光方法中光束的波长分布图;图4是本发明一实施例提供的一种边缘曝光系统的结构示意图;图5是本发明一实施例提供的一种光刻投影物镜中各个镜组的分布示意图;图6是图5中各个镜组中镜片所对应的参数;图7是本发明一实施例提供的一种边缘曝光系统的边缘曝光镜头的弥散斑示意图;图8是本发明一实施例提供的一种边缘曝光装置的光阑基板的结构示意图;图9是本发明一实施例提供的一种边缘曝光装置的光阑连接件的结构示意图;图10是本发明一实施例提供的一种曝光方法的流程图。其中,1-第一镜组;2-第二镜组;3-第三镜组;4-第四镜组;5-第五镜组;6-第六镜组;7-光阑基板;8-光阑连接件。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本发明提出的光刻投影物镜、边缘曝光系统和边缘曝光装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。附图1和附图2分别为现有技术中光刻胶的响应因子与光线波长之间的关系示意图的两个实例,其中,图1中的光线主要是用于光谱响应范围为180纳米-280纳米的光刻胶,图2的光线主要是用于光谱响应范围为220纳米-450纳米的光刻胶,图3是本发明所使用的光源的光线分布情况。本发明提供了光刻投影物镜、边缘曝光系统和边缘曝光装置,请参考附图3至附图10,其中包括有一种光刻投影物镜,所述光刻投影物镜包括第一镜组1、第二镜组2、第三镜组3、第四镜组4、第五镜组5、第六镜组6,所述第一镜组1、第二镜组2、第三镜组3、第四镜组4、第五镜组5、第六镜组6的焦距满足:0.05f1f0.15;-0.32f2f-0.22;0.08f3f0.18;0.05f4f0.15;-0.7f5f-0.5;0.06f6f0.16;其中,所述光刻投影物镜的总焦距为f,所述第一镜组1的焦距为f1,所述第二镜组2的焦距为f2,所述第三镜组3的焦距为f3,所述第四镜组4的焦距为f4,所述第五镜组5的焦距为f5,所述第六镜组6的焦距为f6。所述光刻投影物镜包括至少六个镜片,所述第一镜组1至少包括一个镜片,所述第二镜组2至少包括一个镜片,所述第三镜组3至少包括一个镜片,所述第四镜组4至少包括一个镜片,所述第五镜组5至少包括一个镜片,所述第六镜组6至少包括一个镜片,优选的,本实施例中每个镜组均含有一个镜片,当然也可以根据实际情况选用其它个数的镜片数,比如两片或者三片,其中本实施例中的所述六个镜片的材料均为熔融石英。优选的,还包括有一光阑。所述光阑设置于所述第三镜组3与所述第四镜组4之间,如附图5所示,光阑位于a处。优选的,在本实施例中所述f的大小为367毫米,所述f1、f2、f3、f4、f5、f6与总焦距f之间大小的比值为:f1f=0.11,f2f=-0.27,f3f=0.13,f4f=0.11,f5f=-0.59,f6f=0.11,当然f1、f2、f3、f4、f5、f6也可以是满足0.05f1f0.15;-0.32f2f-0.22;0.08f3f0.18;0.05f4f0.15;-0.7f5f-0.5;0.06f6f0.16的其它焦距,在此不一一叙述。本发明还提供了一种边缘曝光系统,包括如上任一项所述光刻投影物镜,还包括光源、光束传递模块、光阑组件以及石英棒组件,其中石英棒组件和光刻投影物镜通过螺钉连接固定一个整体,光阑组件单独固定在边缘曝光机的传输调整座上。所述光源上设置有增透膜,用于对波长为250纳米-280纳米的光线进行选择,所述光源发出光束经所述光束传递模块后进入所述光刻投影物镜,所述光阑组件上设置有若干个光阑,所述光阑组件用于装载所述若干个光阑,并可选择一所述光阑位于所述第三镜组3与所述第四镜组4之间,本实施例选用光阑个数为三个,也可以是其它个数,其中不同的光阑的开孔尺寸不同,光阑组件还包括光阑连接件8以及光阑基板7,三个所述光阑均与所述光阑连接件8连接,所述光阑连接件8均连接于所述光阑基板7连接上。优选的,所述光束传递模块为定制的0.22NA紫外高透过率光纤。其中,所述光源的波长范围为220纳米~300纳米。优选的,所述光源的波长范围为250纳米~280纳米,本实施例中波长范围取260纳米,也可以根据实际情况选取波长在250纳米~280纳米范围内的其它光束。本发明还提供了一种边缘曝光装置,包括如上任一项所述边缘曝光系统,还包括有工件台模块、控制模块以及监测模块,所述工件台模块用于带动基底活动并进行曝光,所述检测模块用于对曝光过程进行实时监控,所述控制模块用于接受所述检测模块的反馈并对工件台模块进行控制,其中在本实施例中基底优选为硅片。光阑基板7的水平向位置通过石英棒组件的固定座上凸台面及侧壁面定位,光阑基板7的垂向位置通过螺钉锁紧定位。光阑缺口标记相邻两面为基准面,安装时两基准面紧贴光阑连接件8的凸台面和侧壁面,靠紧后通过紧固螺钉连接光阑连接件8和光阑基板7即可。执行边缘曝光时由控制模块控制D轴运动完成不同尺寸光阑的切换,满足不同的曝光视场需求。工件台模块包括带动光阑组件运动的D轴、带动光刻投影物镜整体运动的XY台、带动硅片旋转和升降的R轴。其中D轴和XY台为一整体。执行边缘曝光时,控制模块下发光阑的位置参数和光刻投影物镜的位置参数,对应D轴和XY台运动到指定位置,控制模块下发加速度和转速参数控制R轴旋转完成硅片边缘曝光。监测模块为一能量探测器,探测孔与光刻投影物镜的中心线同轴,位于光刻投影物镜的正下方。光源关闭时,无光射出,此时能量探测器读数为Offset;光源打开时,有光射出,此时能量探测器读数为Calibration,最佳焦面处光斑照度可由照度计测得,设其值为S,则能量探测器单位读数对应的照度值为SCalibration-Offset。设曝光过程中某时刻能量探测器读数为Value,则对应的实际照度值为S*Value-OffsetCalibration-Offset,从而实现对曝光过程中照度的实时监控。控制模块主要由计算机硬件、操作系统和边缘曝光相关程序组成,是设备操作者员的操控接口。通过控制模块,操作员可以设定相关参数使机器执行某种作业,机器可以将生产信息通过控制模块反馈给操作者员,从而完成人机交互。本发明还提供了一种使用如上所述边缘曝光装置的边缘曝光方法,如图10所示,至少包括以下步骤:装载基底至所述工件台模块,开启所述光源发出曝光光束,所述曝光光束经所述光束传递模块、光刻投影物镜后入射至所述基底,实现所述基底的边缘曝光。当然还可以根据实际曝光的需求增加其它曝光步骤。综上所述,本发明提供的光刻投影物镜、边缘曝光系统和边缘曝光装置,光源发出紫外线之后,在增透膜的作用下使得波长为250纳米-280纳米的光线通过,然后依次通过光纤、光阑和光刻投影物镜之后作用到边缘光刻胶上,由于此时光线的波长为250纳米-280纳米,这样就能够同时对由于这个范围即在180纳米-280纳米之间,同时也在220纳米-450纳米之间,所以能够同时对不同曝光需求的光刻胶进行光刻,这样在实际曝光的时候,就能够不需要更换曝光的机器部件,即曝光部件而能够直接进行曝光,不仅提高了曝光效率,同时也使得操作更为简单,实用性强。不仅如此,由于光阑组件上能够对不同的光阑进行更换,这样就能够在根据具体需要的时候选用不同的光阑进行曝光,适用性广。其中,当f1、f2、f3、f4、f5、f6与总焦距f之间大小的比值为:f1f=0.11,f2f=-0.27,f3f=0.13,f4f=0.11,f5f=-0.59,f6f=0.11时,边缘曝光镜头弥散斑示意图如图7所示,从图中可以看出,曝光的光学半影≤0.25mm,曝光质量得到了保证。需要说明的是,本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述,并非对本发明范围的任何限定,本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于权利要求书的保护范围。

权利要求:1.一种光刻投影物镜,其特征在于,所述光刻投影物镜包括第一镜组、第二镜组、第三镜组、第四镜组、第五镜组、第六镜组,所述第一镜组、第二镜组、第三镜组、第四镜组、第五镜组、第六镜组的焦距满足:0.05f1f0.15;-0.32f2f-0.22;0.08f3f0.18;0.05f4f0.15;-0.7f5f-0.5;0.06f6f0.16;其中,所述光刻投影物镜的总焦距为f,所述第一镜组的焦距为f1,所述第二镜组的焦距为f2,所述第三镜组的焦距为f3,所述第四镜组的焦距为f4,所述第五镜组的焦距为f5,所述第六镜组的焦距为f6。2.根据权利要求1所述的光刻投影物镜,其特征在于,所述光刻投影物镜包括至少六个镜片,所述第一镜组至少包括一个镜片,所述第二镜组至少包括一个镜片,所述第三镜组至少包括一个镜片,所述第四镜组至少包括一个镜片,所述第五镜组至少包括一个镜片,所述第六镜组至少包括一个镜片。3.根据权利要求2所述的光刻投影物镜,其特征在于,所述至少六个镜片的材料均为熔融石英。4.根据权利要求1至3任一项所述的光刻投影物镜,其特征在于,还包括有一光阑。5.根据权利要求4所述的光刻投影物镜,其特征在于,所述光阑设置于所述第三镜组与所述第四镜组之间。6.根据权利要求1至3任一项所述的光刻投影物镜,其特征在于,所述f的大小为367毫米,所述f1、f2、f3、f4、f5、f6与总焦距f之间大小的比值为:f1f=0.11,f2f=-0.27,f3f=0.13,f4f=0.11,f5f=-0.59,f6f=0.11。7.一种边缘曝光系统,其特征在于,包括如权利要求1至6任一项所述光刻投影物镜,还包括光源以及光束传递模块,所述光源发出光束经所述光束传递模块后进入所述光刻投影物镜。8.根据权利要求7所述的边缘曝光系统,其特征在于,还包括有光阑组件,所述光阑组件上设置有若干个光阑,所述光阑组件用于装载所述若干个光阑,并可选择一所述光阑位于所述第三镜组与所述第四镜组之间。9.根据权利要求7所述的边缘曝光系统,其特征在于,所述光束传递模块为光纤。10.根据权利要求7所述的边缘曝光系统,其特征在于,所述光源的波长范围为220纳米~300纳米。11.根据权利要求10所述的边缘曝光系统,其特征在于,所述光源的波长范围为250纳米~280纳米。12.一种边缘曝光装置,其特征在于,包括如权利要求7至11任一项所述边缘曝光系统,还包括有工件台模块、控制模块、监测模块,所述工件台模块用于带动基底活动并进行曝光,所述检测模块用于对曝光过程进行实时监控,所述控制模块用于接受所述检测模块的反馈并对工件台模块进行控制。13.一种使用如权利要求12所述边缘曝光装置的边缘曝光方法,其特征在于,至少包括以下步骤:装载基底至所述工件台模块,开启所述光源发出曝光光束,所述曝光光束经所述光束传递模块、光刻投影物镜后入射至所述基底,实现所述基底的边缘曝光。

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