主动对焦机构、光路系统及激光直写光刻机技术方案

本发明专利技术提供了一种主动对焦机构、光路系统及激光直写光刻机，涉及光刻技术领域，本发明专利技术提供的一种主动对焦机构，包括分光模块、自动对焦模块、Z轴模块、XY轴载物平台，分光模块对自动对焦模块发出的光束进行分光，使光束通过Z轴模块投射至XY轴载物平台，XY轴载物平台用于放置曝光基底；XY轴载物平台包括位于水平方向的二维自由度，能够实现XY轴联动；Z轴模块具有与水平方向垂直的一维自由度，能够在Z轴方向上自由移动，实现对焦调节。通过主动对焦机构，可以解决曝光基底的翘曲和不平整的问题，并且可以解决不同厚度的基板的曝光问题。相对传统的对焦方式，本发明专利技术具有对焦时间短，精度高的优点，能够有效的提高了光刻机的产能和光刻质量。

Active focusing mechanism, optical path system and laser direct writing photoetching machine

The present invention provides an autofocus mechanism, optical system and laser direct writing lithography machine, and relates to the technical field of lithography, the invention provides an active focusing mechanism, including optical module, automatic focusing module, Z module, XY axis axial loading platform, light beam automatic focusing on a module for optical module, the light beam through the Z module to XY axis projection axis loading platform, XY axial loading platform for exposing a substrate carrying platform; the XY axis is in the horizontal direction including two degrees of freedom, can realize the XY axis and Z axis; module has horizontal vertical one degree of freedom, can freedom of movement in the Z direction, to achieve focus adjustment. Through the active focusing mechanism, the problem of warpage and unevenness of the exposure substrate can be solved, and the exposure problem of the substrate with different thicknesses can be solved. Compared with the traditional focusing mode, the invention has the advantages of short focusing time and high precision, and can effectively improve the productivity and the lithography quality of the photoetching machine.

【技术实现步骤摘要】
主动对焦机构、光路系统及激光直写光刻机
本专利技术属于光刻
，尤其是涉及一种用于具有自动齐焦功能的激光直写光刻机的主动对焦机构、光路系统及激光直写光刻机。
技术介绍
光刻技术是用于在基底表面上印刷具有特征构图的技术。这样的基底可用于制造半导体器件、多种集成电路、平面显示器(例如液晶显示器)、电路板、生物芯片、微机械电子芯片、光电子线路芯片等。在无掩膜光刻直写系统中，将基片放置在曝光平台上进行曝光。常用的曝光基片通常为半导体晶圆，在实际曝光过程中，对焦是不可少的程序和技术。并且，对焦的精度和对焦的时间对光刻机的图形质量和产能会产生重大的影响。在目前的光刻系统中，采用图像处理方式的被动对焦方式是主要采用的手段，其响应时间长，对焦精度低，直接降低了产能，影响了光刻机的图像质量。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种主动对焦机构、光路系统及激光直写光刻机，以解决现有技术中被动对焦方式响应时间长，对焦精度低，直接降低了产能，影响了光刻机的图像质量的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种主动对焦机构，用于具有自动齐焦功能的激光直写光刻机，其中，包括分光模块、自动对焦模块、Z轴模块、XY轴载物平台，其中，所述分光模块对所述自动对焦模块发出的光束进行分光，使所述光束通过所述Z轴模块投射至所述XY轴载物平台；所述XY轴载物平台用于放置需要进行曝光的曝光基底；所述XY轴载物平台包括位于水平方向的二维自由度，能够实现XY轴联动；所述Z轴模块具有与水平方向垂直的一维自由度，能够在Z轴方向上自由移动，实现对焦调节。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该主动对焦机构还包括第一成像模块，其中，所述分光模块位于所述第一成像模块上，所述第一成像模块提供物象关系。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述自动对焦模块包括自动对焦光源。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述分光模块包括分光棱镜。结合第一方面的第三种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述分光棱镜与水平面呈45度夹角放置。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种光路系统，用于具有自动齐焦功能的激光直写光刻机，其中，包括曝光光源、光学照明系统、空间光调制器以及第一方面及其可能的实施方式所述的主动对焦机构，其中，所述曝光光源发出的光束经所述光学照明系统进行整形，整形后的光束经所述空间光调制器形成具有图形信息的光束；具有图形信息的光束投射至所述主动对焦机构。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，该光路系统还包括第二成像模块，其中，所述第二成像模块位于所述空间光调制器与所述主动对焦机构之间。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述空间光调制器为数字微镜。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述曝光光源为非脉冲光源。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种激光直写光刻机，包括多个第二方面及其可能的实施方式所述的光路系统。本专利技术实施例带来了以下有益效果：通过主动对焦机构，可以解决曝光基底的翘曲和不平整的问题，并且可以解决不同厚度的基板的曝光问题。相比较传统的对焦方式，本专利技术的具有对焦时间短，精度高的优点，能够有效的提高了光刻机的产能和光刻质量。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1提供的主动对焦机构的结构示意图；图2为本专利技术实施例2提供的主动对焦机构对焦方法的步骤示意图；图3为本专利技术实施例3提供的一种光路系统的结构示意图；图4为本专利技术实施例3提供的一种光路系统的曝光方法的步骤示意图。图标：1-曝光光源；2-光学照明系统；3-空间光调制器；4a-第二成像模块；4b-第一成像模块；5-自动对焦模块；6-Z轴模块；7-曝光基底；8-XY轴载物平台；9-分光模块。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。光刻技术是用于在衬底表面上印刷具有特征的构图。这样的衬底可包括用于制造半导体器件、多种集成电路、平面显示器(例如液晶显示器)、电路板、生物芯片、微机械电子芯片、光电子线路芯片等的基片。对焦技术作为光刻机系统中必不可少的一项关键技术，对焦的时间和精度对光刻机系统的性能和曝光图形的质量起到了至关重要的作用。在光刻系统中，图像处理被动对焦和旁轴测量仪对焦以及启动对焦是现有的最常用的对焦方式，它们存在对焦速度慢，不够准确，对环境的要求高等缺点，都不能很好的适用于高端光刻机产品。基于此，本专利技术实施例提供的一种主动对焦机构、光路系统及激光直写光刻机，在不影响光刻机曝光质量的前提下，解决现有技术对焦不够准确，速度慢的问题。为便于对本实施例进行理解，首先对本专利技术实施例所公开的一种主动对焦机构进行详细介绍。实施例1图1为主动对焦机构的结构示意图。参照图1，该主动聚集机构包括分光模块9、自动对焦模块5、Z轴模块6、XY轴载物平台8，具体的说，分光模块9对自动对焦模块5发出的光束进行分光，使光束通过Z轴模块6投射至XY轴载物平台8。进一步的是，在自动对焦过程中，分光模块9对自动对焦模块5的自动对焦光源发射的光线两次均是反射，而在曝光过程中，对曝光光源1发出的激光是透射作用。分光模块9对不同的波长的光线，具有不同的表现和要求，根据实际需要选用。因此，在本专利技术中，分光模块9包括一分光棱镜，优选的是，分管棱镜为半透半反棱镜。进一步的是，分管棱镜对曝光光源的波长全透射，对自动对焦光源的波长全反射。优选的是，分光棱镜与水平面呈45度夹角放置。XY轴载物平台8用于放置需要进行曝光的曝光基底7。进一步的是，曝光基底7水平的放置在XY轴载物平台8上，曝光基底7为印刷电路板(PrintedCircuitBoard，简称PCB板)、硅板、晶圆、掩膜板、生物晶片、微机械电子晶片、光学玻璃的一种。优选的是，曝光基底7为PCB板。XY轴载物平台8包括位于水平方向的二维自由度，如图所示，垂直于纸面方向的X轴，以及位于纸面水平方向的Y轴，能够实现XY轴联动；X轴，Y轴属于扫描曝光调节，当曝光面积大于激光光斑面积时使用XY轴载物平台8可以沿X轴、Y轴方向移动，实现不同区域的曝光。在实际光刻机工作时，将曝光区域分成各个小区域，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动对焦机构，用于具有自动齐焦功能的激光直写光刻机，其特征在于，包括分光模块、自动对焦模块、Z轴模块、XY轴载物平台，其中，所述分光模块对所述自动对焦模块发出的光束进行分光，使所述光束通过所述Z轴模块投射至所述XY轴载物平台；所述XY轴载物平台用于放置需要进行曝光的曝光基底；所述XY轴载物平台包括位于水平方向的二维自由度，能够实现XY轴联动；所述Z轴模块具有与水平方向垂直的一维自由度，能够在Z轴方向上自由移动，实现对焦调节。

【技术特征摘要】
1.一种主动对焦机构，用于具有自动齐焦功能的激光直写光刻机，其特征在于，包括分光模块、自动对焦模块、Z轴模块、XY轴载物平台，其中，所述分光模块对所述自动对焦模块发出的光束进行分光，使所述光束通过所述Z轴模块投射至所述XY轴载物平台；所述XY轴载物平台用于放置需要进行曝光的曝光基底；所述XY轴载物平台包括位于水平方向的二维自由度，能够实现XY轴联动；所述Z轴模块具有与水平方向垂直的一维自由度，能够在Z轴方向上自由移动，实现对焦调节。2.根据权利要求1所述的主动对焦机构，其特征在于，还包括第一成像模块，其中，所述分光模块位于所述第一成像模块上，所述第一成像模块提供物象关系。3.根据权利要求1所述的主动对焦机构，其特征在于，所述自动对焦模块包括自动对焦光源。4.根据权利要求1所述的主动对焦机构，其特征在于，所述分光模块包括分光棱镜。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫阳，
申请(专利权)人：天津津芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12