一种通用型光刻设备及光刻工艺的制作方法

本发明涉及半导体加工设备技术领域，具体涉及一种通用型光刻设备及光刻工艺。

背景技术：

光刻术是一种在基底表面形成精细电路图案的技术。这些图案通过随后的蚀刻或者沉积工艺被转移到晶片结构中。理想地，光刻步骤在所设计的位置处，产生与设计尺寸精确匹配的图案。

光刻术是一种多步骤处理工艺，其中首先在光掩模上形成所希望的图案。该图案通过光掩蔽操作而转移到基底上，在该操作中，辐射透过该图案化的光掩模，使基底上的光刻胶涂层暴露。该光刻胶涂层在曝光于辐射后产生化学变化，导致暴露区域可溶于随后的显影化学。去除暴露区的光刻胶后，将基底暴露部分的金属层溶掉，最后去掉其他部分的光刻胶，得到所需的图纹。对于此种光刻术中的光刻设备，光掩模在大量的基底上产生电路图案起到主导作用，因此在光掩模制造期间带入的任何缺陷都将被复制到所有的用该光掩模成像的晶片上，因而光掩模的制造成本高；且一个光掩模只能对应一个图案，不同电路需要不同的光掩模，频繁更换光掩模对光刻设备的精度也有影响；同时光刻设备去除的是光刻胶，导致基底的处理步骤繁多而复杂。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种通用型光刻设备及光刻工艺，利用图形发生器能够产生任意图案，省略了光掩模的使用，大大降低了光刻成本，且直接对基底进行切割，简化了光刻工艺。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种通用型光刻设备，包括点光源、图形发生器、基底、自运动平台和控制系统，所述图形发生器转动设置，包括固定连接的第一成形板和第二成形板，所述第一成形板上沿以旋转轴为圆心的圆周设置有若干第一通孔，所述第二成形板设置有若干第二通孔，所述第一通孔与第二通孔之间通过光传输线相连，所述点光源对应其中一个第一通孔设置，所述点光源产生的光束通过所述光传输线穿过第一通孔和第二通孔，并在所述自运动平台承载的基底上形成切割光点，所述控制系统控制所述点光源及图形发生器的运行，使得所述切割光点在所述基底上形成切割线条。

作为优选的，所述点光源产生的光束的直径小于所述第一通孔的直径。

作为优选的，所述第二通孔远离所述第一成形板的一端设置有聚光镜片。

作为优选的，所述光传输线为光纤，所述光纤与所述图形发生器连接的两端通过打磨与所述图形发生器表面处于同一平面。

作为优选的，所述光源为高频激光光源。

作为优选的，所述第一成形板和第二成形板一体成型。

作为优选的，所述控制系统包括交互装置、数据处理引擎和数据传输板，设计图形通过交互装置传送至数据处理引擎、数据传输板，数据处理引擎根据设计图形控制所述图形发生器的转速和光源的频率。

作为优选的，所述点光源与图形发生器之间设置有能量探测器，所述能量探测器与所述控制系统相连。

本发明还提供了一种光刻工艺，包括以下步骤：

前清洗，对基底进行清洗，以去除基底表面的杂质和沾污；

调试，根据所需图案调节光源的频率及持续时间，调节图形发生器的转速，将基底放置于自运动平台上；

切割，启动光刻设备对基底进行切割，此过程中自运动平台带动基底沿垂直于切割光点形成的切割线条方向移动，从而形成细微立体的图案。

作为优选的，还包括后清洗，对光刻切割后的基底进行清洗，以去除切割后残留的料渣。

本发明的一种通用型光刻设备及光刻工艺与现有技术相比的有益效果是，利用图形发生器能够产生任意图案，省略了光掩模的使用，大大降低了光刻成本，且直接对基底进行切割，简化了光刻工艺。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的第一成形板和第二成形板结构示意图；

图3是本发明的原理图；

图4是本发明的工艺流程图。

图中标号说明：10、点光源，20、图形发生器，21、第一成形板，22、第二成形板，23、第一通孔，24、第二通孔，25、光纤，26、聚光镜片，27、切割光点，28、切割线条，30、基底，40、自运动平台，50、控制系统，51、交互装置，52、数据处理引擎，53、数据传输板，60、能量探测器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1所示，为本发明的一种通用型光刻设备的实施例示意图。本发明的光刻设备包括点光源10、图形发生器20、基底30、自运动平台40和控制系统50。点光源10发出的光束穿过图形发生器20形成切割光点27，切割光点27照射在基底30上，对基底30进行切割，控制系统50控制光源的频率和产生时间以及图形发生器20的转速以形成不同的设计图形，完成光刻。

参照图2所示，为形成不同的图形，本实施例中，所述图形发生器20转动设置，包括固定连接的第一成形板21和第二成形板22，所述第一成形板21上沿以旋转轴为圆心的圆周设置有若干第一通孔23，所述第二成形板22设置有若干第二通孔24，所述第一通孔23与第二通孔24之间通过光传输线相连，所述点光源10对应其中一个第一通孔23设置，所述点光源10产生的光束通过所述光传输线穿过第一通孔23和第二通孔24，并在所述自运动平台40承载的基底30上形成切割光点27，所述控制系统50控制所述点光源10及图形发生器20的运行，使得所述切割光点27在所述基底30上形成切割线条28。由于第一通孔23沿圆周方向设置，因此当图形发生器20旋转，点光源10能够向任一第一通孔23内发射光束。光束通过光传输线穿过第二通孔24在基底30上形成切割光点27，由于点光源10能量集中，使得基底30表面的材料很快被加热至汽化温度形成孔洞，实现对基底30的切割。参照图3所示，本实施例中，不同的第一通孔23与不同的第二通孔24相连，当点光源10向不同的第一通孔23发射光束，光束从不同的第二通孔24穿出，在基底30的不同位置产生切割光点27，当多个切割光点27相接，即在基底30上形成切割线条28，多条平行的切割线条28相接即形成切割图形。控制系统50控制点光源10的频率及图形发生器20的转速，保证点光源10对准第一通孔23的中心发射光束，防止光束覆盖至其他第一通孔23导致对非设定位置的基底30进行了切割。若光刻设备一直产生连续的切割线条28，则基底30表面材料被完全切割，为形成所需的图案，在图形发生器20转至能在该位置切割的第一通孔23时，控制系统50控制点光源10停止产生光束，直至图形发生器20转过该角度，从而切割线条28存在断点，断点对应位置的材料被保留，形成设计的图案。为提高图形发生器20形成的图形的范围，多组第一通孔23在第一成形板21形成不同直径的圆周，多个点光源10对应不同直径圆周上的第一通孔23设置。从而能够设置更多数量的第一通孔23以及对应的第二通孔24，保证形成的切割线条28连续且长度足够。在基底30上加工不同的图案，无需更换零件，仅需改变光刻设备在切割一条直线时需要保留的位置即可，对光刻设备的精度无影响。为简化设备的结构，本实施例中，所述第一成形板21和第二成形板22一体成型制成。

优选的，本实施例中，所述点光源10产生的光束的直径小于所述第一通孔23的直径。一方面光束集中，能量更大，保证对基底30的切割；另一方面光束仅会穿过一个第一通孔23，不会切割到基底30的其他位置。为防止光束直径过大，造成切割精度不够，所述第二通孔24远离所述第一成形板21的一端设置有聚光镜片26。即在光束传输出口位置对光束进行聚光，使得投射至基底30上的光斑直径更小，从而提高切割的精度。更进一步的，为保证光束在第一通孔23和第二通孔24之间的传输质量，本实施例中采用光纤25连接第一通孔23和第二通孔24。且所述点光源10选择为高频激光光源，有利于光纤25进行传输，且保证能够足够对基底30上的金属层直接进行切割，无需在基底30上涂覆光刻胶，从而省略了显影、剥膜等步骤，减少化学药水的使用，减少对环境的污染。所述光纤25与所述图形发生器20连接的两端通过打磨与所述图形发生器20表面处于同一平面。从而光纤25不会露出第一成形板21和第二成形板22外表面，光纤25两端的位置固定，保证光束的入射。

进一步的，所述控制系统50包括交互装置51、数据处理引擎52和数据传输板53，设计图形通过交互装置51传送至数据处理引擎52、数据传输板53，数据处理引擎52根据设计图形控制所述图形发生器20的转速和光源的频率。所需的设计图形以及基底30上金属层的厚度等通过交互装置51传送至数据处理引擎52，数据处理引擎52处理后的数据通过数据传输板53送至光源、图形发生器20和自运动平台40。光源根据输入的数据确定频率和输出能量，保证准确与第一通孔23配合且光束能够将金属层完全切割。图形发生器20根据输入的数据确定转速，保证光束穿过图形发生器20投射在基底30上的光斑能够形成切割线条28。自运动平台40带动基底30沿垂直于切割线条28的方向移动，从而在基底30上形成多条切割线条28，多条切割线条28进一步组成平面，最终切割完成后在基底30上仅保留设计的图形。所述光源与图形发生器20之间还设置有能量探测器60，所述能量探测器60与所述控制系统50相连。能量探测器60检测光束最终入射能量是否符合切割要求，并反馈给控制系统50进行调整。

参照图4所示，为本发明的一种光刻工艺的流程图。本发明的光刻工艺包括以下步骤：

前清洗，对基底进行清洗，以去除基底表面的杂质和沾污；保证基底的洁净。

调试，根据所需图案调节光源的频率及持续时间，调节图形发生器的转速，将基底放置于自运动平台上；自运动平台带动基底沿垂直于切割线条的方向移动，此为直写扫描光刻设备的基本功能，属于现有技术。光刻设备调试完成后，能够满足光源准确与第一通孔配合且光束能够将金属层完全切割，光束穿过图形发生器投射在基底上的光斑能够形成切割线条。

切割，启动光刻设备对基底进行切割，此过程中自运动平台带动基底沿垂直于切割光点形成的切割线条方向移动，从而形成细微立体的图案。完成光刻切割。

由于光刻切割后基底上存在残渣，因此本实施例中还设置后清洗步骤，对光刻切割后的基底进行清洗，以去除切割后残留的料渣。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。