[发明专利]一种无掩膜光学光刻系统

说明书

技术领域

本发明涉及无掩膜光刻技术领域，特别是涉及一种无掩膜光学光刻系统。

背景技术

随着光学技术的发展，光刻技术也得到了快速的发展，光刻图案特征尺寸逐渐变小，且光刻图形结构愈趋复杂及多样化。传统的掩模光刻技术出现了制作困难和费用攀升的问题。

为了降低掩模制作的成本，无掩模光刻技术诞生，例如离子/电子束直写技术，激光直写技术，但是现有的无掩膜光刻设备价格昂贵，且光刻速度较慢。

数字光刻系统作为一种无掩膜光刻设备，动态掩模的核心部件为数字微反射镜，数字微反射镜为一种纯数字化空间光调制器，由百万个约十几微米的方形微镜组成，控制信号二进制的“1”和“0”状态对应微镜+12°和-12°偏转的两稳态。

数字微反射镜的光刻系统可实现实时、高效率和低成本的图形转移，从而实现了快速、批量化、低成本光刻。数字光刻系统在保证高端电子产品质量的前提下，尽管降低了成本，但是由于数字微反射镜由多块微镜集成，微镜间不可避免的具有缝隙，导致入射光会产生衍射现象，而反射成像会损耗一部分光能；这些微镜构成二维阵列，光刻时紫外光源照明这些小周期的光栅结构会发生衍射，衍射光再通过缩微投影系统，由于有限透射孔的低通滤波特性，所以高阶衍射的损失会导致曝光图形的像边缘模糊。此外，微镜的制作工艺极其复杂，对设备的要求极为苛刻。

可见，如何提高无掩膜光学光刻设备的图形成像质量，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种无掩膜光学光刻系统，能够实时、高效的传递图形，提高图形成像质量和增强曝光量。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例提供了一种无掩膜光学光刻系统，包括：

照明光学子系统、空间光调制子系统及投影光学子系统；

所述照明光学子系统用于出射能量分布均匀、与所述空间光调制子系统的光轴平行的光束；

所述空间光调制子系统包括数字光纤合束器和与控制器，所述数字光纤合束器与所述控制器相连，所述数字光纤合束器出射的光束投射至所述投影光学子系统；用于通过所述控制器控制所述数字光纤合束器动态地获得掩膜图形；

其中，所述数字光纤合束器为由多束直径为微米级别的外包光纤，按照预设排列方式排列且呈对称分布在两侧的光纤合束、多个阵列分布的连接小室及位于连接小室狭缝内的像元开关构成；所述控制器用于通过控制所述像元开关的遮光散光板，以实现控制所述照明光学子系统出射的光束经过一侧的光纤合束是否传输至另一侧的光纤合束；

所述投影光学子系统包括投影透镜组和基板；所述投影透镜组用于将所述掩膜图形先分割后按Z字形路线进行拼接，并将拼接后的掩膜图形缩小、成像在所述基板上。

可选的，所述照明光学子系统包括准分子激光器、扩束透镜组、两级蝇眼均匀器及准直透镜组；

其中，所述准分子激光器出射的光束依次经过所述扩束透镜组、所述两级蝇眼均匀器及所述准直透镜组，入射至所述数字光纤合束器；所述扩束透镜组用于将所述准分子激光器出射的激光光束扩束为预设尺寸的正方形光斑光束；所述两级蝇眼均匀器用于将能量不均匀的激光光束分解为多束均匀的子光束。

可选的，所述准分子激光器为波长为193nm的激光光源。

可选的，所述扩束透镜组为由用于将所述准分子激光器出射的激光光束进行一维扩束的柱面镜组和二维扩束的球面镜组组合而成。

可选的，所述照明光学子系统还包括第一反光镜，用于将所述扩束透镜组扩束后的光束反射至所述两级蝇眼均匀器，所述准分子激光器和所述扩束透镜组处于同一竖直光轴上。

可选的，所述两级蝇眼均匀器包括两组蝇眼透镜组，每组透镜为端面为正六边形结构、母线相互垂直交叉焦距相同的柱透镜。

可选的，所述投影透镜组中镜头的数值孔径为0.85、放大倍率为5.2倍。

可选的，所述投影光学子系统还包括第二反光镜，用于将所述光纤合束器出射的光束反射至所述投影透镜组，所述投影透镜组和所述基板处于同一竖直光轴上。

可选的，所述数字光纤合束器为由多束直径为微米级别的外包光纤，按照正六角形排列且呈对称分布在两侧的光纤合束、多个阵列分布的连接小室及位于连接小室狭缝内的像元开关构成。