[发明专利]用于印刷电路板光刻领域LDI光刻设备的光刻方法

说明书

本申请是申请号为201310422537.2、申请日为2013年9月16日、发明名称为“共轭距可变的光刻投影物镜、光刻方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及光刻投影，特别是一种用于印刷电路板光刻领域LDI光刻设备的光刻方法。

背景技术

电子产品的功能日趋复杂化，集成电路元件接点距离随之减小，而信号传送速度则相对提高，随之而来的是接线数量的提高、接点间配线的长度缩短，对于印刷电路板(PCB)这些需求就需要采用高密度线路配置及微孔技术来解决。因而电路板就由单层双面板走向多层化，又由于信号线不断增加，必须设计更多的电源层与接地层，这样就更加普遍地采用多层电路板。为了配合电子元件封装的小型化及阵列化，印刷电路板就需要不断地提高密度。各种先进封装形式，例如BGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Scale Package)、DCA(Direct Chip Attachment)等的出现，促使印刷电路板推向前所未有的高密度阶段。一般将这种电路板称为高密度互连板，或直接称为HDI板(HDI，High Density Interconnection)。HDI板目前广泛应用于手机、数码相机、数码摄像机、MP3、MP4、笔记本电脑、汽车电子和其它数码产品中，其中以手机的应用最为广泛。HDI板(用于第三代移动通信的3G板、集成电路IC载板)代表着PCB的技术发展方向。在本发明中，HDI板习惯地称为HDI基板。

目前，用于加工HDI板的光刻设备领域，采用激光直接成像(LDI)光刻技术的以色列Orbotech公司占有最大的市场份额。在2007年5月的日本展会上，Orbotech公司宣称安装了约250台设备，在2008年1月宣称安装了约350台设备。Orbotech公司的LDI光刻设备的最小线宽由50μm，提高到25μm，甚至到12μm。而其他LDI光刻设备主要是由日本公司提供，如Pentax公司、FUJIFILM公司、Dainippon Screen公司、HITACHI公司等，这些LDI光刻设备最小线宽也达到了10μm量级。因此，这些LDI光刻设备对能提供最小线宽为10μm光刻投影物镜的需要急剧增加。

为了提高产率(Throughput)，目前的半导体光刻设备一般采用两个工件台的方法，目前的半导体光刻设备一般仅采用一个投影物镜，而其加工对象(例如8英寸硅片、或12英寸硅片)的名义厚度是不变的，这样投影物镜共轭距的设计是固定不变的，而在各种不同工艺条件、各种不同照明设置、各种不同曝光图形等条件下，投影物镜的最佳焦面是不同的，一般变化范围是比较小的，一种解决方法是测量得到投影物镜最佳焦面的位置，通过驱动工件台来补偿最佳焦面的变化；另一种解决方法是在投影物镜内部设计有可动组元，通过驱动可动组元来补偿最佳焦面的变化，这相当于变倍光学系统，或者称为变焦光学系统，一般可动组元的变化范围是比较小的，为微米量级，可补偿的焦面变化也是比较小的，为微米量级。

同样为了提高产率(Throughput)，新近开发的LDI光刻设备一般采用多个光刻投影物镜的方法，例如6个、8个等，而仅采用一个工件台。这些多个投影物镜可以设计成共轭距相同，并且安装调节、测量校准为共轭距一致的系统，其焦面变化可以通过工件台的移动来补偿，也可以通过投影物镜自身的调节来补偿，这些可补偿的焦面变化也是比较小的。LDI光刻设备的加工对象，例如HDI板，目前已经从十几层发展到几十层，例如50层、70层等，其厚度的变化范围很大，例如板厚从0.025mm变化到3mm。在一台LDI光刻设备上完成多种厚度HDI板的曝光，沿用前面提到的补偿技术有相当的挑战性，例如，当板厚变化达到3mm时，难以保证这多个投影物镜焦面变化一致，并由工件台的移动同时补偿，另外采用驱动物镜内部可动组元的补偿办法也将使机械结构设计十分复杂并难以实现。

这样，用一台LDI光刻设备完成多种不同厚度HDI板的曝光，满足HDI基板厚度变化的需求，应该设计成工件台不需要补偿机构。另外，作为曝光图形产生装置的掩模版，例如DMD(数字微镜阵列)，也应该设计成固定不动的。这样，当曝光不同厚度的HDI基板时，基板厚度的变化意味着投影物镜共轭距的变化，这与一般的变焦物镜是不同的，当变焦物镜变焦时一般共轭距是保持不变的。