用于准直DMD光刻系统的辅助装调结构及其构建方法技术方案

本发明专利技术用于准直DMD光刻系统的辅助装调结构及其构建方法，属于光学实验辅助结构设备领域，特别涉及到一种用于DMD光刻投影系统的辅助装调结构及其构建方法，包括DMD空间调制器、405nm连续激光光源、管透镜I、半透半反镜、管透镜II、CCD相机、45°反射镜、投影物镜、手动大行程三维位移台、压电平台、转接架、可调节样品台；本发明专利技术提出了一种精度高便于组装调试的准直DMD光刻系统的辅助装调结构，提供一种使DMD芯片所在平面与光学系统光轴严格垂直，同时使光学系统的光轴与待加工基片平面严格垂直，以获得最佳的光刻曝光精度和质量的DMD光刻投影系统的辅助装调结构和构建方法，适宜在各个实验室内推广实施。

Auxiliary Assembly and Adjustment Structure for Collimating DMD Lithography System and Its Construction Method

The invention is used for the auxiliary mounting structure and its construction method of collimating DMD lithography system, belonging to the field of optical experimental auxiliary structure equipment, and particularly relates to an auxiliary mounting structure and its construction method for DMD lithography projection system, including DMD spatial modulator, 405 nm continuous laser source, tube lens I, semi-transparent and semi-reflective mirror, tube lens II, CCD camera, 45 degree reflector and projector. Mirror, manual large-stroke three-dimensional displacement table, piezoelectric platform, adapter and adjustable sample table; The invention provides an auxiliary mounting structure of collimated DMD lithography system with high accuracy and easy assembly and debugging, and provides an auxiliary mounting structure that makes the plane of DMD chip strictly vertical to the optical axis of the optical system, and at the same time makes the optical axis of the optical system strictly vertical to the plane of the substrate to be processed, so as to obtain the best optical axis. The auxiliary configuration and construction method of the DMD lithographic projection system for lithographic exposure accuracy and quality are suitable for popularization and implementation in various laboratories.

【技术实现步骤摘要】
用于准直DMD光刻系统的辅助装调结构及其构建方法
本专利技术属于光学实验辅助结构设备领域，特别涉及到一种用于DMD光刻投影系统的辅助装调结构及其构建方法。
技术介绍
自20世纪60年代以来，光刻技术一直支撑着半导体行业集成电路的实现和发展，由单个芯片上集成几十个器件发展到现在单个芯片上集成大于十亿个器件。传统光刻技术虽然在半导体芯片制备过程中起到了不可替代的作用，但其设备昂贵、环境要求苛刻并且准入条件太高，限制了其为广大科研工作者服务；另外随着半导体芯片的特征尺寸越来越小，对掩模版制作精度的要求也越来越高，由于掩模版制作过程繁琐且费用高昂，其已成为限制半导体技术发展的一大难题。近几十年来出现的聚焦离子束/电子束光刻技术、激光直写光刻技术和基于空间光调制器的新型“无掩模”光刻技术，省掉了光学掩模版，极大地简化了制备工艺流程，并且具备灵活的设计性。其中，基于数字微镜阵列(DigitalMicro-mirrorDevice,简称DMD)空间光调制器的数字无掩模光刻术，其光刻过程是用计算机预先设计生成一系列“虚拟”的数字图形，然后控制投影曝光设备把图形通过光学系统一幅幅地投影到待加工基片上。这种面投影的光刻技术对光学系统的直线性要求非常高，并且要求投影光学系统光轴与DMD芯片和待加工基片所在平面严格垂直，因其直接影响光刻的精度和质量。为此，快速准确确定DMD投影光学系统光轴与DMD芯片和待加工基片平面的空间位置关系是研制开发这种DMD光刻系统的关键内容之一。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种精确度高，且使DMD芯片所在平面与光学系统光轴严格垂直，同时使光学系统的光轴与待加工基片平面严格垂直，以获得最佳的光刻曝光精度和质量的DMD光刻系统的辅助装调结构和构建方法，该装置可以在光学平台上组装调试，适宜在各个实验室内推广实施。为实现上述技术目的，本专利技术提供一种用于准直DMD光刻系统的辅助装调结构，其特征是：包括DMD空间调制器、405nm连续激光光源、管透镜I、半透半反镜、管透镜II、CCD相机、45°反射镜、投影物镜、手动大行程三维位移台、压电平台、转接架及可调节样品台；所述DMD空间调制器通过DMD芯片装配架设置在光学平台上；所述405nm连续激光光源通过机械固定架固定在光学平台上，且405nm连续激光光源通过光纤连接匀光装置，匀光装置的输出端所在直线与DMD空间调制器上的芯片的空间角为24°；所述管透镜I与半透半反镜设置在光学平台上，且管透镜I、半透半反镜及DMD空间调制器在同一条直线上，其中管透镜I与DMD空间调制器的距离为200mm；所述管透镜II及CCD相机均设置在光学平台上，且管透镜II及CCD相机顺次设置在半透半反镜反射的光所在的直线上；所述45°反射镜设置在光学平台上，且45°反射镜位于管透镜I与半透半反镜所在的同一条直线上；所述投影物镜通过支架设置在45°反射镜竖直上方，且投影物镜的镜头垂直于45°反射镜的反射光路；所述手动大行程三维位移台设置在光学平台上，且手动大行程三维位移台上设置有压电平台及转接架；所述转接架上设置有可调节样品台，且可调节样品台位于45°反射镜的反射光路上；所述可调节样品台与投影物镜之间的距离为31.5mm。所述管透镜I与45°反射镜的距离和45°反射镜与投影物镜的距离共135mm。用于准直DMD光刻系统的辅助装调结构的构建方法，用于构建上述的用于准直DMD光刻系统的辅助装调结构，其特征是：包括以下步骤，且以下步骤顺次进行步骤一、在光学平台上安装两个等高度的光阑，分别为光阑I及光阑II，光阑I及光阑II的小孔处在一条直线上，在光学平台上安装准直激光器，使准直激光器射出的激光能穿过光阑I及光阑II的小孔。在光学平台上通过装配架安装DMD空间调制器，使准直激光器发射的激光光束的光轴与DMD空间调制器的平面严格垂直。步骤二、在光阑I及光阑II之间的光学平台上设置管透镜I，使管透镜I的中心光轴与准直激光所在光轴一致，在准直激光光束上设置半透半反镜，使半透半反镜不影响准直激光光束，在半透半反镜的反射光所在光路上设置CCD相机，调整CCD相机使得入射到CCD相机接收面的反射光原路返回，在CCD相机与半透半反镜之间的光路上设置管透镜II，调整管透镜II使其不影响准直激光入射到CCD相机的镜头上。步骤三、在准直激光器的激光光路上设置45°分光棱镜，调节45°分光棱镜支架保证从DMD空间调制器平面反射的光路不受影响，通过支架在45°分光棱镜上方设置投影物镜，保证45°分光棱镜分出来的光能搭载投影物镜镜头的中心位置，在投影物镜竖直上方设置平面反射镜，调节投影物镜的支架使45°分光棱镜分束的激光能原路返回，这样投影物镜与45°分光棱镜分出的光路相垂直，拆除投影物镜竖直上方设置平面反射镜。步骤四、在光学平台上安装手动大行程三维位移台，在大行程三维位移台上安装压电平台，将可调节样品台通过转接架安装在压电平台上，调整可调节样品台至投影物镜竖直上方。在可调节样品台上放置平面反射镜使45°分光棱镜分束的激光能原路返回，固定可调节样品台位置，拆除可调节样品台上的平面反射镜。步骤五、用45°反射镜代替45°分光棱镜，调整45°反射镜摆放角度确保准直激光器发射的激光能打在45°反射镜直角面后原路返回。安装405nm连续激光光源，在405nm连续激光光源上通过光纤连接匀光装置，调整匀光装置，使匀光装置输出端发射出的激光与DMD空间调制器上芯片的空间角为24°，并且405nm连续激光光源的激光能与准直激光器的激光光路重合。拆除光阑I、光阑II及准直激光器。通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：通过本专利技术的设计，提出了一种精度高便于组装调试的准直DMD光刻投影系统的辅助装调结构，提供一种使DMD芯片所在平面与光学系统光轴严格垂直，同时使光学系统的光轴与待加工基片平面严格垂直，以获得最佳的光刻曝光精度和质量的DMD光刻投影系统的辅助装调结构和构建方法，该装置可以在光学平台上组装调试，适宜在各个实验室内推广实施。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明：图1为本专利技术的光路结构框图。图2位本专利技术的装配示意图。图中：1-DMD空间调制器、2-405nm连续激光光源、3-管透镜I、4-半透半反镜、5-管透镜II、6-CCD相机、7-45°反射镜、8-投影物镜、9-手动大行程三维位移台、10-压电平台、11-转接架、12-可调节样品台。具体实施方式结合附图说明，对本专利技术进行进一步说明：本专利技术提出了一种用于准直DMD光刻系统的辅助装调结构，其特征是：包括DMD空间调制器1、405nm连续激光光源2、管透镜I3、半透半反镜4、管透镜II5、CCD相机6、45°反射镜7、投影物镜8、手动大行程三维位移台9、压电平台10、转接架11及可调节样品台12；所述DMD空间调制器1通过DMD芯片装配架设置在光学平台上；所述405nm连续激光光源2通过机械固定架固定在光学平台上，且405nm连续激光光源2通过光纤连接匀光装置，匀光装置的输出端所在直线与DMD空间调制器1上的芯片的空间角为24°；所述管透镜I3与半透半反镜4设置在光学平台上，且管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于准直DMD光刻系统的辅助装调结构，其特征是：包括DMD空间调制器(1)、405nm连续激光光源(2)、管透镜I(3)、半透半反镜(4)、管透镜II(5)、CCD相机(6)、45°反射镜(7)、投影物镜(8)、手动大行程三维位移台(9)、压电平台(10)、转接架(11)及可调节样品台(12)；所述DMD空间调制器(1)通过DMD芯片装配架设置在光学平台上；所述405nm连续激光光源(2)通过机械固定架固定在光学平台上，且405nm连续激光光源(2)通过光纤连接匀光装置，匀光装置的输出端所在直线与DMD空间调制器(1)上.的芯片的空间角为24°；所述管透镜I(3)与半透半反镜(4)设置在光学平台上，且管透镜I(3)、半透半反镜(4)及DMD空间调制器(1)在同一条直线上，其中管透镜I(3)与DMD空间调制器(1)的距离为200mm；所述管透镜II(5)及CCD相机(6)均设置在光学平台上，且管透镜II(5)及CCD相机(6)顺次设置在半透半反镜(4)反射的光所在的直线上；所述45°反射镜(7)设置在光学平台上，且45°反射镜(7)位于管透镜I(3)与半透半反镜(4)所在的同一条直线上；所述投影物镜(8)通过支架设置在45°反射镜(7)竖直上方，且投影物镜(8)的镜头垂直于45°反射镜(7)的反射光路；所述手动大行程三维位移台(9)设置在光学平台上，且手动大行程三维位移台(9)上设置有压电平台(10)及转接架(11)；所述转接架(11)上设置有可调节样品台(12)，且可调节样品台(12)位于45°反射镜(7)的反射光路上；所述可调节样品台(12)与投影物镜(8)之间的距离为31.5mm。...

【技术特征摘要】
1.用于准直DMD光刻系统的辅助装调结构，其特征是：包括DMD空间调制器(1)、405nm连续激光光源(2)、管透镜I(3)、半透半反镜(4)、管透镜II(5)、CCD相机(6)、45°反射镜(7)、投影物镜(8)、手动大行程三维位移台(9)、压电平台(10)、转接架(11)及可调节样品台(12)；所述DMD空间调制器(1)通过DMD芯片装配架设置在光学平台上；所述405nm连续激光光源(2)通过机械固定架固定在光学平台上，且405nm连续激光光源(2)通过光纤连接匀光装置，匀光装置的输出端所在直线与DMD空间调制器(1)上.的芯片的空间角为24°；所述管透镜I(3)与半透半反镜(4)设置在光学平台上，且管透镜I(3)、半透半反镜(4)及DMD空间调制器(1)在同一条直线上，其中管透镜I(3)与DMD空间调制器(1)的距离为200mm；所述管透镜II(5)及CCD相机(6)均设置在光学平台上，且管透镜II(5)及CCD相机(6)顺次设置在半透半反镜(4)反射的光所在的直线上；所述45°反射镜(7)设置在光学平台上，且45°反射镜(7)位于管透镜I(3)与半透半反镜(4)所在的同一条直线上；所述投影物镜(8)通过支架设置在45°反射镜(7)竖直上方，且投影物镜(8)的镜头垂直于45°反射镜(7)的反射光路；所述手动大行程三维位移台(9)设置在光学平台上，且手动大行程三维位移台(9)上设置有压电平台(10)及转接架(11)；所述转接架(11)上设置有可调节样品台(12)，且可调节样品台(12)位于45°反射镜(7)的反射光路上；所述可调节样品台(12)与投影物镜(8)之间的距离为31.5mm。2.用于准直DMD光刻系统的辅助装调结构，其特征是：所述管透镜I(3)与45°反射镜(7)的距离和45°反射镜(7)与投影物镜(8)的距离共135mm。3.用于准直DMD光刻系统的辅助装调结构的构建方法，用于构建采用权利要求1-2中的用于准直DMD光刻系统的辅助装调结构，其特征是：包括以下步骤，且以下步骤顺次进行步骤一、在光学平台上安装两个等高度的光阑，分别为光阑I及光阑II，光阑I及光阑II的小孔处在一条直线上，在光学平台上安装准直激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华，张莹，罗钧，陆子凤，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22