[發(fā)明專利]一種高分辨率無掩模光刻系統(tǒng)以及曝光方法

有效

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• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN112526834B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鵬;陳國鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 張家港中賀自動(dòng)化科技有限公司
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 陳松

1.一種高分辨率無掩模光刻系統(tǒng)，其特征在于：包括順序設(shè)置的：

曝光光源，用于產(chǎn)生光束；

聚光鏡系統(tǒng)，用于匯聚所述曝光光源生產(chǎn)的光束并將光束投射到空間光調(diào)制器上；

空間光調(diào)制器，用于將投射到所述空間光調(diào)制器上的光束調(diào)制成特征圖形光束后輸出；

第一成像系統(tǒng)，用于將所述空間光調(diào)制器輸出的特征圖形光束成像在聚光元件陣列上；

聚光元件陣列，用于將特征圖形光束聚集為離散的聚光斑；

空間濾波器，用于對(duì)離散的聚光斑進(jìn)行過濾；

第二成像系統(tǒng)，用于將經(jīng)所述空間濾波器過濾的離散的聚光斑成像于成像面上；

所述第二成像系統(tǒng)包括從物面到像面，順序設(shè)置的第一鏡組，光闌，第二鏡組，第三鏡組，第一鏡組至少包括1個(gè)負(fù)透鏡和2個(gè)正透鏡，第二鏡組包括至少1個(gè)負(fù)透鏡和1個(gè)正透鏡，第三鏡組包括至少1個(gè)正透鏡，

所述第二成像系統(tǒng)滿足關(guān)系式

0.5β2×f1/f232.1

0.2f23/f31.8

其中，β2：第二成像系統(tǒng)的放大倍率，f1：第一鏡組的組合焦距，f23：第二和第三鏡組的組合焦距，f3：第三鏡組的組合焦距。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分辨率無掩模光刻系統(tǒng)，其特征在于：所述成像面位于基板的感光膜層上，所述基板通過真空吸附裝置吸附于移動(dòng)工作臺(tái)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分辨率無掩模光刻系統(tǒng)，其特征在于：所述第一成像系統(tǒng)和所述第二成像系統(tǒng)采用遠(yuǎn)心鏡頭；所述空間光調(diào)制器包括DMD、LCOS和光柵光閥陣列中的任意一種；所述聚光元件陣列中的聚光元件包括衍射元件，位相元件中的任意一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分辨率無掩模光刻系統(tǒng)，其特征在于：在垂直于掃描方向，多個(gè)所述高分辨率無掩模光刻系統(tǒng)并排排列，用于增加掃描寬度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分辨率無掩模光刻系統(tǒng)，其特征在于：所述聚光元件陣列的方向與移動(dòng)工作臺(tái)的掃描方向有偏角θ，滿足如下公式：

Tan(θ)＝m/Ncell

其中m為正整數(shù)，Ncell為聚光元件陣列X方向和Y方向的單元間距相等時(shí)，聚光元件陣列在接近掃描方向上陣列單元的數(shù)量。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分辨率無掩模光刻系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)滿足如下公式：

f＜Pl²/(1.22λ)

其中，f為聚光元件陣列中聚光元件的等效焦距，Pl為聚光元件陣列的間距，λ為曝光波長；

所述系統(tǒng)滿足如下公式：

0.05＜1.22λ×f/Pl²＜1

其中，f為聚光元件陣列中聚光元件的等效焦距，Pl為聚光元件陣列的間距，λ為曝光波長。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分辨率無掩模光刻系統(tǒng)，其特征在于：所述第一成像系統(tǒng)滿足關(guān)系式

0.5β12

其中β1＝Pl/Pd，β1為第一成像系統(tǒng)倍率，Pl為聚光元件陣列的間距,Pd為空間光調(diào)制器的單元陣列的間距。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分辨率無掩模光刻系統(tǒng)，其特征在于：所述第一鏡組最靠近光闌的透鏡為負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡最靠近光闌的鏡面為面向光闌的凹面；第二鏡組最靠近光闌的透鏡為負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡最靠近光闌的鏡面為面向光闌的凹面；第三鏡組最靠近像面的正透鏡的物方側(cè)鏡面為面向物面的凸面，滿足關(guān)系式

0.6-β2^1/2×R1/R22.3

其中，β2為第二成像系統(tǒng)的放大倍率，R1為第一鏡組最靠近光闌的鏡面的曲率半徑，R2為第二鏡組最靠近光闌的鏡面的曲率半徑。

9.一種權(quán)利要求1所述的高分辨率無掩模光刻系統(tǒng)的曝光方法，其特征在于，包括以下步驟：

曝光光源產(chǎn)生光束；

聚光鏡系統(tǒng)匯聚所述曝光光源生產(chǎn)的光束并將光束投射到空間光調(diào)制器上；

空間光調(diào)制器輸出特征圖形光束；

第一成像系統(tǒng)將空間光調(diào)制器輸出的特征圖形光束成像在聚光元件陣列上；

聚光元件陣列將特征圖形光束聚集為離散的聚光斑；

空間濾波器對(duì)離散的聚光斑進(jìn)行過濾；

第二成像系統(tǒng)將聚光斑成像于基板上；

通過移動(dòng)工作臺(tái)的移動(dòng)，對(duì)基板進(jìn)行掃描曝光。