[发明专利]基于柔性铰链结构的超分辨光刻方法和装置

权利要求书

1.一种基于柔性铰链结构的超分辨光刻装置，其特征在于：包括紫外曝光光源(1)、检平模块(2)、对准模块(3)、柔性铰链光刻镜头(4)、承片台模块(5)和支撑架(6)，支撑架(6)包含上支撑板(7)和下支撑板(8)，支撑架(5)安装于隔震平台上，紫外曝光光源(1)安装于上支撑板(7)上，检平模块(2)安装于上支撑板(7)上，对准模块(3)安装于上支撑板(7)上，柔性铰链光刻头安装在上支撑板(7)上，承片台模块(5)安装在下支撑板(8)上。

2.根据权利要求1所述的基于柔性铰链结构的超分辨光刻装置，其特征在于：所述紫外曝光光源(1)，用于产生均匀的曝光光束，紫外曝光光源波长范围为365±5nm，光场均匀性大于95％，光场面积大于120mm×120mm，功率密度大于15mw/cm2，工作距大于200mm，发散半角小于3°。

3.根据权利要求1所述的基于柔性铰链结构的超分辨光刻装置，其特征在于：所述检平模块(2)，采用非接触检测方法，检测的平行度误差要求小于1’，装置将根据检平结果，自动调节承片台模块(5)，实现掩模板(404)和基片(503)的调平。

4.根据权利要求1所述的基于柔性铰链结构的超分辨光刻装置，其特征在于：所述对准模块(3)，包括位移台(301)、CCD(302)、镜筒(303)、照明光源(304)、反射镜(305)，CCD(302)安装于位移台(301)上，镜筒(303)安装于CCD(302)上，照明光源(304)安装于镜筒(303)上，反射镜(305)安装于所述镜筒(303)上，其中位移台(301)具有六个方向的自由度，用于定位标记以及对焦。

5.根据权利要求1所述的基于柔性铰链结构的超分辨光刻装置，其特征在于：所述柔性铰链光刻镜头(4)，包括安装板(401)、柔性铰链(402)、掩模安装板(403)和掩模板(404)，柔性铰链(402)安装于安装板(401)上，掩模安装板(403)安装于柔性铰链(402)下端，掩模板(404)安装于掩模安装板(403)上。

6.根据权利要求1或5所述的基于柔性铰链结构的超分辨光刻装置，其特征在于：所述柔性铰链光刻镜头(4)，通过承片台模块(5)上移，使基片(503)和掩模(404)缓慢接触，进而使得掩模(404)绕其通过几何中心相互正交的两个轴旋转完成贴平，该方式减小了基片(503)和掩模(404)接触过程中产生的横向位移。

7.根据权利要求5所述的基于柔性铰链结构的超分辨光刻装置，其特征在于：所述柔性铰链(402)，所选材料具有良好的强度，大于980Mpa、硬度45HRC-50HRC、弹性和抗疲劳性能。

8.根据权利要求5或7所述的基于柔性铰链结构的超分辨光刻装置，其特征在于：所述柔性铰链(402)中，柔性单元包含圆形、椭圆、弓形等，柔性单元的加工精度要求高于20μm。

9.根据权利要求1所述的基于柔性铰链结构的超分辨光刻装置，其特征在于：所述承片台模块(5)，承片台模块包含多轴位移台模块(501)、承片台(502)和基片(503)，多轴位移台(501)安装在下安装架(6)上，承片台(502)安装在多轴位移台(501)上，基片(503)安装在承片台(501)上。

10.一种基于柔性铰链结构的超分辨光刻方法，利用权利要求1-9任一项所述的基于柔性铰链结构的超分辨光刻装置，其特征在于：利用所述柔性铰链超分辨光刻装置进行曝光的步骤包括：

步骤1：所述承片台模块将所述承片台移动到加载位置，加载基片；

步骤2：所述承片台模块移动到曝光位置，将所述基片置于所述检平模块的视场内，通过所述检平模块的照明系统照明，在探测单元中成像，采集掩模和基片图像信息，计算所述掩模和所述基片的平行度，根据计算结果，控制承片台模块对掩模和基片进行调平；

步骤3：所述对准模块的照明系统照明，在探测单元中成像，通过采集掩模“十”字标记和基片方块标记的图像，计算掩模和基片的相对位置，移动或者旋转承片台，快速的实现粗对准；然后采集所述掩模和所述基片的莫尔条纹图像，计算所述掩模和所述基片的相对位置，移动或者旋转所述承片台，对所述掩模和所述基片进行精密对准；

步骤4：所述承片台向上移动，使掩模和基片缓慢接触，接触过程中，在比较小的贴紧力作用在柔性铰链上，使掩模绕其通过几何中心的相互正交的两个轴旋转，完成贴平，避免产生横向位移；

步骤5：所述紫外曝光光源产生光束，照射到所述掩模，通过所述成像系统成像到基片上，完成曝光；

步骤6：曝光结束后，所述紫外曝光光源停止产生光束，所述承片台下移，使所述掩模和所述基片分离；

步骤7：所述承片台步进到下一个曝光位置；

步骤8：依次重复步骤4、步骤5、步骤6、步骤7，直到完成所有位置曝光；

步骤9：所述承片台移动到卸载位置，卸载所述基片。