[發明專利]一種高分辨率無掩模光刻系統以及曝光方法

有效

• 申請號: 202011496791.3
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112526834B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 劉鵬;陳國鋒
• 申請（專利權）人: 張家港中賀自動化科技有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 陳松

本發明提供了一種高分辨率無掩模光刻系統以及曝光方法，可以大幅度提高分辨率，且未增加計算復雜度，包括：曝光光源，用于產生光束；聚光鏡系統，用于匯聚所述曝光光源生產的光束并將光束投射到空間光調制器上；空間光調制器，用于將投射到所述空間光調制器上的光束調制成特征圖形光束后輸出；第一成像系統，用于將所述空間光調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，用于對離散的聚光斑進行過濾；第二成像系統，用于將經所述空間濾波器過濾的離散的聚光斑成像于成像面上。

技術領域

本發明屬于無掩膜光刻曝光系統技術領域，尤其涉及一種高分辨率無掩模光刻系統以及曝光方法。

背景技術

在現代微電子學中，集成電路的制造屬于精密微細加工技術，包括光刻、離子注入、刻蝕、外延生長、氧化等一系列工藝。光刻工藝指是在表面勻膠基底上，通過曝光顯影等工藝將圖形轉移到光刻膠上的過程，為下一步進行刻蝕或者離子注入工序做好準備。一般的芯片制程中至少需要10次以上的光刻工序甚至更多。

傳統的掩膜式光刻機為在晶圓上制造器件，需要制作多個掩模版。由于特征尺寸的減少以及對于較小特征尺寸的精度要求的原因，這些掩膜板對于生產而言成本很高，耗時很長，從而使傳統的掩模型晶圓光刻制造成本越來越高，非常昂貴。

傳統光刻圖像的制造時，使用掩模板，通過特定的圖象編碼方式產生一定的空間光強和相位的調制，照明光束通過掩模板后投射到光敏感元件上。每一個掩模板配置成一個單一的圖像。

在直寫式的光刻系統中，特征圖形由空間光調制器，如微反射鏡陣列產生，這些微小鏡面可以獨立尋址單獨受控以不同的傾斜方向反射照射的光束，以產生空間光強調制。通過光學投影元件，這些空間微反射鏡陣列以一定的放大倍率β投影到光敏感元件的基底上，產生特征的構圖。

采用空間光調制器的無掩模光刻系統主要采用計算機控制空間光調制器精縮排版曝光。最主要問題是分辨率較低，即使對圖形邊緣進行灰度處理和控制等增強方法，改善效果有限，難以成倍提高分辨率，而且算法復雜，運算量龐大。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種高分辨率無掩模光刻系統以及曝光方法，可以大幅度提高分辨率，且未增加計算復雜度。

其技術方案是這樣的：一種高分辨率無掩模光刻系統，其特征在于：包括順序設置的：

曝光光源，用于產生光束；

聚光鏡系統，用于匯聚所述曝光光源生產的光束并將光束投射到空間光調制器上；

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

第一成像系統，用于將所述空間光調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，用于對離散的聚光斑進行過濾；

第二成像系統，用于將經所述空間濾波器過濾的離散的聚光斑成像于成像面上。

進一步的，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工作臺上。

進一步的，所述第一成像系統和所述第二成像系統采用遠心鏡頭。

進一步的，所述空間光調制器包括DMD、LCOS和光柵光閥陣列中的任意一種。

進一步的，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。

進一步的，在垂直于掃描方向，多個所述高分辨率無掩模光刻系統并排排列，用于增加掃描寬度。

進一步的，所述聚光元件陣列的方向與移動工作臺的掃描方向有偏角θ，滿足如下公式：