光刻镜头光学元件支撑件是指为了保证光刻投影物镜能够保持较高的分辨力,减少外力、温度等因素对光刻物镜产生的负面影响而对光学元件起到固定、支撑作用的支撑结构产品。光学元件支撑结构对光刻投影物镜成像性能的影响非常关键。
1、核心技术
光刻镜头光学元件支撑件的产品质量对光刻镜头工作效果影响很大,支撑件的生产技术直接决定了支撑件的产品质量,因此支撑件的生产技术重要性不言而喻。镜框基准面的加工是保证装配精度最重要的一步,必须在一台特制的高精度定心车床上进行,由于立式车床加工效果最好,多采用立式车床。另外,车床主轴精度应在亚微米级,通常只有空气或液体静压主轴才具有这种高精度;定心仪的定心精度也应在亚微米级;设计时定位面的宽度不大于10mm。一般上定位面为一连续的环带面,下定位面为3个点面。在预加工镜框时已为精加工留出了几百微米的余量。进刀可分数次进行,每次进刀量约为20μm,最后一次进刀量应不大于10μm(每次切削不能停顿)。另外注意吃刀量、车削速度和主轴转速的配合以及刀具的正确装夹。
2、专利申请
近些年,我国光刻镜头光学元件支撑件专利申请方面进步较快,其申请人有上海微电子装备有限公司、中国科学院上海光学精密机械研究所、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,专利申请数量和质量对光刻镜头光学元件支撑件行业的具有巨大的推动作用。例如,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所分别于2016年和2017年申请了《光学元件支撑结构、单元镜组、曝光光学系统及光刻机》、《光学元件运动学支撑装置、投影物镜和光刻机》两项专利。
3、技术趋势
传统的光刻镜头光学元件支撑结构对镜片偏心量的控制是依靠镜筒、隔圈、套筒、镜框的机械加工精度或者镜片本身的磨边精度来保证的。这些件的加工精度一般在数十微米,加上装配间隙也在数十微米,因此偏心的控制精度就可想而知。而光刻镜头是在高精度(≤1μm)定心仪的实时监视下,通过高精度加工的镜框定位面和直接在定心监视下连接固定镜片来保证偏心量的。这不仅反映了偏心量的真实情况而且在精度上有了数量级的提高。因此,需要加工精度更高的机床设备,以满足光刻机对支撑件产品的精度要求。
从技术发展来看,光刻技术在新一代极大规模集成电路制造技术发展进程中,仍将是主流技术。和光刻技术一样,光刻物镜制造技术也由微米制造技术发展成纳米制造技术,出现了划时代的变化。一方面,目前的光刻技术使芯片的小刻线宽度达到了纳米尺度,光刻物镜本身的制造要求也从以微米为计量单位跨入到以纳米为计量单位的时代。
新思界
产业研究分析师认为:光刻镜头光学元件支撑件的技术将从原材料和支撑结构两个方面不断精进,原材料从铜合金、铝合金等金属材料到熔石英、不锈钢等材料转变,软性材料采用环氧树脂等;支撑结构也越来越复杂,但缓解了外在因素对曝光效果的影响。例如,采用柔性支撑件,它包括与物镜相连的顶块、柔性连接机构和与主基板相连的底块,所述柔性连接机构包括两个柔性连接件,柔性连接件设在顶块和底块之间,构成人字型或倒T字型柔性支撑件,所述柔性连接件为设有内部梁的框结构或者设有柔性铰链的梁结构。所述柔性支撑装置包括三个柔性支撑件、第二柔性支撑件和第三柔性支撑件,三者分布在等腰三角形的三个交点,物镜设置在三角形中心位置。