用于印刷電路板光刻領(lǐng)域ldi光刻設(shè)備的光刻方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請?zhí)枮?01310422537. 2、申請日為2013年9月16日、發(fā)明名稱為"共 軛距可變的光刻投影物鏡、光刻方法"的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及光刻投影，特別是一種用于印刷電路板光刻領(lǐng)域LDI光刻設(shè)備的光刻 方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 電子產(chǎn)品的功能日趨復(fù)雜化，集成電路元件接點距離隨之減小，而信號傳送速 度則相對提高，隨之而來的是接線數(shù)量的提高、接點間配線的長度縮短，對于印刷電路板 (PCB)這些需求就需要采用高密度線路配置及微孔技術(shù)來解決。因而電路板就由單層 雙面板走向多層化，又由于信號線不斷增加，必須設(shè)計更多的電源層與接地層，這樣就更 加普遍地采用多層電路板。為了配合電子元件封裝的小型化及陣列化，印刷電路板就需 要不斷地提高密度。各種先進封裝形式，例如BGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Scale Package)、DCA(Direct Chip Attachment)等的出現(xiàn)，促使印刷電路板推向前所未有的高 密度階段。一般將這種電路板稱為高密度互連板，或直接稱為HDI板（HDI，High Density Interconnection)。HDI板目前廣泛應(yīng)用于手機、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、MP3、MP4、筆記本 電腦、汽車電子和其它數(shù)碼產(chǎn)品中，其中以手機的應(yīng)用最為廣泛。HDI板（用于第三代移動 通信的3G板、集成電路1C載板）代表著PCB的技術(shù)發(fā)展方向。在本發(fā)明中，HDI板習慣地 稱為HDI基板。
[0004]目前，用于加工HDI板的光刻設(shè)備領(lǐng)域，采用激光直接成像（LDI)光刻技術(shù)的以色 列Orbotech公司占有最大的市場份額。在2007年5月的日本展會上，Orbotech公司宣稱 安裝了約250臺設(shè)備，在2008年1月宣稱安裝了約350臺設(shè)備。Orbotech公司的LDI光刻 設(shè)備的最小線寬由50 ym，提高到25 ym，甚至到12 ym。而其他LDI光刻設(shè)備主要是由日 本公司提供，如Pentax公司、FUJIFILM公司、Dainippon Screen公司、HITACHI公司等，這 些LDI光刻設(shè)備最小線寬也達到了 10ym量級。因此，這些LDI光刻設(shè)備對能提供最小線 寬為10 ym光刻投影物鏡的需要急劇增加。
[0005] 為了提高產(chǎn)率（Throughput)，目前的半導體光刻設(shè)備一般采用兩個工件臺的方 法，目前的半導體光刻設(shè)備一般僅采用一個投影物鏡，而其加工對象（例如8英寸硅片、或 12英寸硅片）的名義厚度是不變的，這樣投影物鏡共軛距的設(shè)計是固定不變的，而在各種 不同工藝條件、各種不同照明設(shè)置、各種不同曝光圖形等條件下，投影物鏡的最佳焦面是不 同的，一般變化范圍是比較小的，一種解決方法是測量得到投影物鏡最佳焦面的位置，通過 驅(qū)動工件臺來補償最佳焦面的變化；另一種解決方法是在投影物鏡內(nèi)部設(shè)計有可動組元， 通過驅(qū)動可動組元來補償最佳焦面的變化，這相當于變倍光學系統(tǒng)，或者稱為變焦光學系 統(tǒng)，一般可動組元的變化范圍是比較小的，為微米量級，可補償?shù)慕姑孀兓彩潜容^小的， 為微米量級。
[0006] 同樣為了提高產(chǎn)率（Throughput)，新近開發(fā)的LDI光刻設(shè)備一般采用多個光刻投 影物鏡的方法，例如6個、8個等，而僅采用一個工件臺。這些多個投影物鏡可以設(shè)計成共 軛距相同，并且安裝調(diào)節(jié)、測量校準為共軛距一致的系統(tǒng)，其焦面變化可以通過工件臺的移 動來補償，也可以通過投影物鏡自身的調(diào)節(jié)來補償，這些可補償?shù)慕姑孀兓彩潜容^小的。 LDI光刻設(shè)備的加工對象，例如HDI板，目前已經(jīng)從十幾層發(fā)展到幾十層，例如50層、70層 等，其厚度的變化范圍很大，例如板厚從〇. 〇25mm變化到3mm。在一臺LDI光刻設(shè)備上完成 多種厚度HDI板的曝光，沿用前面提到的補償技術(shù)有相當?shù)奶魬?zhàn)性，例如，當板厚變化達到 3mm時，難以保證這多個投影物鏡焦面變化一致，并由工件臺的移動同時補償，另外采用驅(qū) 動物鏡內(nèi)部可動組元的補償辦法也將使機械結(jié)構(gòu)設(shè)計十分復(fù)雜并難以實現(xiàn)。
[0007] 這樣，用一臺LDI光刻設(shè)備完成多種不同厚度HDI板的曝光，滿足HDI基板厚度變 化的需求，應(yīng)該設(shè)計成工件臺不需要補償機構(gòu)。另外，作為曝光圖形產(chǎn)生裝置的掩模版，例 如DMD(數(shù)字微鏡陣列），也應(yīng)該設(shè)計成固定不動的。這樣，當曝光不同厚度的HDI基板時， 基板厚度的變化意味著投影物鏡共軛距的變化，這與一般的變焦物鏡是不同的，當變焦物 鏡變焦時一般共軛距是保持不變的。
[0008] 中國專利CN98113037.2(公告日：2003年7月23日）給出了一種像方遠心雙高 斯光學系統(tǒng)，適用于精密光學儀器的成像物鏡。該專利給出了物鏡設(shè)計數(shù)據(jù)，并給出了成像 質(zhì)量，但是成像質(zhì)量不能滿足印刷電路板（PCB)光刻設(shè)備投影光學系統(tǒng)的技術(shù)要求，而且 還有2個膠合面，也不符合光刻的技術(shù)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種共軛距可變的光刻投影物鏡，所述的共軛距可變的光 刻投影物鏡用于印刷電路板（PCB)激光直接成像（LDI)光刻設(shè)備，提供一種采用所述共軛 距可變的光刻投影物鏡的光刻方法。它不僅能用一臺LDI光刻設(shè)備完成多種不同厚度HDI 板的曝光，滿足基板厚度變化的需求，而且物鏡共軛距變化時嚴格滿足成像質(zhì)量的要求。
[0010] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：
[0011] 一種共軛距可變的光刻投影物鏡，沿物平面至像平面的光軸方向順次包括由第一 透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡構(gòu)成的第一組合透鏡組、孔徑光闌、由第六 透鏡、第七透鏡和第八透鏡構(gòu)成的第二組合透鏡組，其特征在于，所述的第一透鏡、第二透 鏡、第七透鏡、第八透鏡具有正光焦度，第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡具有負光 焦度，所述的第一透鏡、第七透鏡、第八透鏡為雙凸透鏡，第三透鏡為雙凹透鏡，第二透鏡、 第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡為凹面朝向像平面的彎月透鏡，所述的第一透鏡、第二透鏡、 第三透鏡選用冕牌玻璃，第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡選用火石玻璃，第七透鏡、第八透鏡 選用冕牌玻璃，所述的第一組合透鏡組的后焦點、孔徑光闌的中心和第二組合透鏡組的前 焦點三者重合構(gòu)成雙遠心光路。
[0012] 所述的每一透鏡的光學表面均為球面。
[0013] 所述的共軛距可變的光刻投影物鏡的物方和像方的遠心度都小于0. 5mrad。
[0014] 所述的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡米用ZK9光學玻璃，第四透鏡、第五透鏡、第 六透鏡采用ZF10光學玻璃，第七透鏡、第八透鏡采用ZK11光學玻璃。
[0015] 將所述的共軛距可變的光刻投影物鏡整體沿著光軸方向遠離物平面移動，或者靠 近物平面移動，實現(xiàn)共軛距的變化，實現(xiàn)共軛距的變化等于3mm。
[0016] 一種用于印刷電路板光刻領(lǐng)域的LDI光刻設(shè)備，其特點在于，所述的LDI光刻 設(shè)備采用一個共軛距可變的光刻投影物鏡，所述的待曝光的HDI基板厚度變化范圍為 0. 025臟~3臟之間。
[0017] 一種用于印刷電路板光刻領(lǐng)域LDI光刻設(shè)備的光刻方法，其特點在于，該方法包 括步驟如下：
[0018] ①按下列公式計算所述的待曝光HDI基板厚度和所述的共軛距可變的光刻投影 物鏡的物距變化：
[0019] 物距變化=-1. 273 X基板厚度+1. 91;
[0020] ②調(diào)整：
[0021] 如果步驟①得到物距變化是正數(shù)，則將所述的共軛距可變的光刻投影物鏡整體沿 著光軸方向遠離物平面移動所述的物距變化；
[0022] 如果步驟①得到物距變化是負數(shù)，則將所述的共軛距可變的光刻投影物鏡整體沿 著光軸方向靠近物平面移動所述的物距變化；
[0023] ③對HDI基板曝光。
[0024] 本發(fā)明具有以下的優(yōu)點和積極效果：
[0025] 1、本發(fā)明的共軛距可變的光刻投影物鏡采用雙遠心光路結(jié)構(gòu)，并且遠心度小于 0. 5mrad，可以有效地實現(xiàn)共軛距變化等于3mm;
[0026] 2、本發(fā)明的共軛距可變的光刻投影物鏡采用正負光焦度平衡匹配，可以有效的在 共軛距變化范圍內(nèi)很好的校正波像差、畸變等，實現(xiàn)良好的成像質(zhì)量；
[0027] 3、本發(fā)明的用于印刷電路板光刻領(lǐng)域LDI光刻設(shè)備的光刻方法，可以有效地實現(xiàn) 待曝光HDI基板厚度變化范圍是0.025mm~3mm，在所述基板厚度變化范圍內(nèi)可以很好地校 正波像差、畸變等，實現(xiàn)良好的成像質(zhì)量；
[0028] 4、本發(fā)明的用于印刷電路板光刻領(lǐng)域LDI光刻設(shè)備的光刻方法，是將共軛距可變 光刻投