[實用新型]一種無掩膜曝光系統

有效

• 申請號: 201220176099.7
• 申請日: 2012-04-23
• 公開（公告）號: CN202512361U
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 丁海生;李東昇;馬新剛;江忠永;張昊翔
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭明芯科技有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03H1/12
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本實用新型屬于半導體制造領域，尤其涉及一種無掩膜曝光系統。

背景技術

光刻是半導體制造行業最關鍵的技術之一，其曝光技術可分為傳統光學曝光、電子束曝光、離子束曝光和X射線曝光等。

傳統光學曝光技術中的接觸式曝光可以獲得較高的分辨率，但掩膜版和晶片之間重復接觸的結果是在掩膜版上產生缺陷，這些缺陷將被重復復印到晶片上，導致產品的良率下降。接近式曝光雖然避免了接觸式曝光中產生的缺陷問題，但由于間隙的增大卻帶來了分辨率的急劇下降。投影式曝光利用光學投影成像原理將掩膜版投影成像到晶片上，進行非接觸式曝光，既獲得了和接觸式曝光一樣的分辨率，又避免了接觸式曝光損傷、污染掩膜版的弊端，成為目前傳統光學曝光的主流曝光技術，但是投影曝光技術還是沒有避免掩膜版的使用。電子束曝光無需掩膜版，可以在計算機的控制下直接對涂有感光材料的晶片繪圖曝光，但電子束曝光生產率低下，且會產生嚴重的鄰近效應，影響圖像的分辨率及圖形的精度，目前電子束曝光只適用于掩膜版的制作及集成電路中某些關鍵部分的小批量生產。離子束曝光也無需掩膜版，可直接對晶片曝光，且無鄰近效應，但由于對準精度問題尚未解決，用于大批量生產尚需時日。X射線曝光仍在實驗研制階段，尚未用于大批量生產。

全息光學技術的不斷成熟和光折變晶體生長技術水平的不斷提高，使得適用于大批量生產的無掩膜曝光系統的實現成為可能。眾所周知，當兩束偏振方向相同的激光光源束相遇時，會發生干涉現象，在光束交疊區域產生明暗相間的空間條紋，如果其中的一束激光光源(稱其為光束1)在與另一束激光光源(稱為光束2)相遇之前通過了一物體(例如掩膜版)，那么明暗相間的空間條紋中就存有此物體(掩膜版)的所有信息，如果能夠把此明暗相間的空間條紋記錄在一種材料中，那么即使光束1及原物體(掩膜版)移開后，只通過光束2照射記錄材料也能再現原物體，這就是全息光學的原理。

適于記錄這種明暗相間的條紋的材料有多種，目前使用最多技術最成熟的材料就是光折變晶體，如LiBbO3、BaTiO3、SBN、KNSBN等；此類材料之所以能夠記錄這種明暗相間的條紋，是因為它們具有光折變效應，所謂光折變效應就是受到光照時，其折射率會受到光強的空間調制，產生和光強空間分布相對應的折射率分布。用此類材料作為記錄介質有很多優點，首先它具有角度選擇性，每個角度都能記錄一幅全息圖，便于多重海量記錄；其次它具有可擦除性，便于多次重復利用；再次它記錄的是相位全息結構，衍射效率較高，能夠充分利用光能；最后它還具有波長選擇性，每種波長也能對應一種全息圖，便于該系統所用激光器的選擇。

實用新型內容

本實用新型針對光刻曝光中存在的問題和不足，提供一種結構簡單、成本低廉的無掩膜曝光系統，該系統和投影式曝光一樣能夠獲得和接觸式曝光一樣的分辨率，且比投影式曝光更有成本優勢，在曝光過程中無需掩膜版，能直接對晶片曝光，適于各種尺寸晶片的大批量生產。

為解決上述技術問題，本實用新型提出一種無掩膜曝光系統，包括：掩膜版支撐架、晶片支撐架、激光光源、半波片、分束鏡、第一光強衰減器、第一電動快門、第一反射鏡、擴束鏡、準直鏡、傅立葉變換透鏡、光折變晶體、第二反射鏡、第二光強衰減器、第二電動快門和成像透鏡；所述激光光源發出的激光經過所述半波片后到達所述分束鏡，經過所述分束鏡后分為透射光束和反射光束；所述透射光束經過所述第一光強衰減器和所述第一電動快門后到達所述第一反射鏡，再經過所述擴束鏡和所述準直鏡，再經過所述掩膜版支撐架和所述傅立葉變換透鏡到達所述光折變晶體；所述反射光束經過所述第二反射鏡后，再經過所述第二光強衰減器和所述第二電動快門后到達所述光折變晶體，在所述光折邊晶體之后還放置有所述成像透鏡和用于放置晶片的所述晶片支撐架，所述成像透鏡的前焦點和所述傅立葉變換透鏡的后焦點重合。

優選的，經過所述半波片后激光的偏振方向與所述光折變晶體的e光軸相同。

可選的，所述半波片垂直于所述激光光束方向放置，同時所述半波片光軸與水平面成45度角。

可選的，經過所述掩膜版支撐架和所述傅立葉變換透鏡到達所述光折變晶體的透射光束為物光波，經過所述第二光強衰減器和所述第二電動快門后到達所述光折變晶體的反射光束為參考光波。

可選的，所述光折變晶體由光折變材料制成。

可選的，所述光折變材料為LiBbO3、BaTiO3、SBN、KNSBN中的一種。

可選的，還包括一固定轉盤，所述固定轉盤用以固定所述光折變晶體。