[发明专利]无掩膜光刻装置

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种无掩膜光刻装置。

背景技术

衍射光学元件是利用光的衍射现象对光波的波前进行调制，从而实现特定的光学功能的元件的总称。衍射光学元件包括各种光栅、波带片、光子筛等。它们在光谱学、波前整形、光通信、聚焦成像、微细加工等领域获得了广泛的应用。

波带片和光子筛是具有自聚焦能力的衍射光学元件。其中，波带片由透明和不透明圆环交替组成。阻挡菲涅耳半波带中的奇数带或偶数带，在点光源照明下，经它能聚焦获得高强度的像点。波带片的分辨率由其最外环宽度决定。目前的加工工艺可以使其分辨率达到十几纳米，因此它可以应用到微电子光刻领域。光子筛是基于菲涅耳波带片的一种新型的衍射光学元件，它将菲涅耳波带片上亮环对应的区域用大量随机分布的透光小孔来代替，小孔的直径为相应波带片环带宽度的1.5倍。这些位置随机分布的透光小孔使得衍射光之间相互干涉，从而能够有效地抑制旁瓣效应和高级衍射，并且进一步提高分辨率。利用衍射光学元件进行无掩模光刻，因为其不需要掩模，因此可以大幅度降低光刻的成本，有着广阔的发展前景。

在实现本发明的过程中，发明人意识到现有技术存在如下缺陷：在利用进行无掩模光刻时，不能实现聚焦衍射光学元件与基板距离的精密调节。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种无掩膜光刻装置，以实现聚焦衍射光学元件焦距的精密调节。

(二)技术方案

本发明公开了一种无掩膜光刻装置，包括：聚焦衍射光学元件，用于将预设的光刻图形转移至衬底；第一莫尔光栅组，位于聚焦衍射光学元件所在的平面上，包括至少两个莫尔光栅，用于利用至少两个莫尔光栅产生的莫尔条纹的移动来调节聚焦衍射光学元件与衬底的距离。

优选地，本技术方案中，第一莫尔光栅组包括周期方向相同的第一莫尔光栅和第二莫尔光栅；当光从第一莫尔光栅入射，调焦组件和聚焦衍射光学元件所在的平面与衬底所在的平面的距离变化为ΔG时，第二莫尔光栅的莫尔条纹移动：

ΔXmor=ΔGtgθ·P1+P2|P2-P1|,]]>

其中，θ为入射光的入射角；P₁为第一莫尔光栅的周期，P₂为第二莫尔光栅的周期。

优选地，本技术方案中，第一莫尔光栅的周期P₁和第二莫尔光栅的周期P₂接近，均位于1μm至10μm之间。最优地，第一莫尔光栅的周期P₁为2μm，第二莫尔光栅的周期P₂为2.2μm。

优选地，本技术方案中，无掩膜光刻装置还可以包括：第二莫尔光栅组，包括周期方向相同的第三莫尔光栅和第四莫尔光栅，用于从与第一光栅组垂直的方向调节聚焦衍射光学元件与衬底的距离。

(三)有益效果

本发明的无掩模光刻装置将用于调焦的莫尔光栅组与该聚焦衍射光学元件集成在一起，具有调焦精度高、结构简单，成本低的优点。

附图说明

图1为本发明实施例无掩膜光刻装置中第一莫尔光栅组的示意图；

图2为本发明实施例无掩膜光刻装置中采用莫尔光栅组进行调焦的原理图；

图3为本发明实施例无掩膜光刻装置中光子筛的示意图；

图4为根据本发明实施例的无掩膜光刻装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。