[发明专利]采用数字相移的无掩模光刻方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种涉及增强光刻分辨率方法，特别是使用空间光调制器的无掩模光刻机的相移掩模分辨率增强方法及其装置。

背景技术

光刻技术是用于在衬底表面印刷具有特征的构图，这样的衬底可包括用于制造平面显示器(例如液晶显示器)、半导体器件、各种集成电路、电路板、生物芯片、微机械电子芯片、光电子器件芯片等的基片。经常使用的基片是表面涂有感光介质的半导体晶圆或玻璃基片。

在光刻期间，芯片放置在芯片台上，通过曝光光学装置，将图像投射到芯片表面，所投射的图像引起涂覆在芯片表面的感光层(例如光刻胶层)的特征变化。

投影式光刻系统中，为了在芯片上制造器件，需要多个分划板(又称为掩模)。随着特征尺寸的减小以及对于较小特征尺寸的精确公差需求等原因，这些分划板对于生产而言成本很高，并且耗时很长，从而使利用分划板的投影式光刻系统制造成本越来越昂贵。

为克服上述这些缺陷，出现了无掩模光刻系统，其相对于使用分划板的光刻系统，在成本和灵活性上提供了很多益处。一种无掩模光刻系统使用空间光调制器(SLM)来代替分划板，空间光调制器(SLM)包括数字微镜装置(DMD)、液晶显示器(LCD)和光栅阀(GLV)等。SLM包括一个可以独立寻址和控制的像素阵列，每个像素可以处在ON或OFF的状态，以代替分划板形成所需的图案。

对于无掩模光刻系统来说，由于对象特征尺寸的持续缩小，存在提高分辨率的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无掩模光刻方法和装置，采用数字相移的方式来提高系统的光刻分辨率。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种采用数字相移的无掩模光刻装置，包括照明系统、分束器、第一空间光调制器和一第二空间光调制器、以及投影光学系统。照明系统用以提供照明光。分束器将照明光分成第一光束和第二光束，分别投向第一空间光调制器和第二空间光调制器。第一空间光调制器将第一光束调制成所需要形成的曝光图案的第一子图案，再经分束器投射至一投影光学系统。第二空间光调制器将第二光束调制成所需要形成的曝光图案的第子图案，再经分束器投射至投影光学系统，其中第一子图案和第二子图案交错。投影光学系统将第一光束和第二光束投影至一光刻对象，以在光刻对象上组合形成所述曝光图案，其中投射到光刻对象的第一子图案和第二子图案的相邻结构的相位差为180度。

在本发明的一实施例中，上述装置还包括曝光控制系统用以控制照明系统的照明光。

在本发明的一实施例中，上述装置还包括第一光学装置，设置在分束器和第一空间光调制器之间。

在本发明的一实施例中，上述装置还包括第二光学装置，设置在分束器和第二空间光调制器之间。

在本发明的一实施例中，上述装置还包括：扫描平台，用以承载光刻对象；以及扫描控制系统，用以移动扫描平台，以转换曝光场。

本发明另提供一种采用上述装置的无掩模光刻方法，包括以下步骤：首先，将所需要形成的曝光图案按相位分解成第一子图案和第二子图案，分别输入第一空间光调制器和第二空间光调制器，其中第一子图案和第二子图案交错；其次，分别在第一空间光调制器和第二空间光调制器上控制像素点，以形成表示第一子图案和第二子图案的光束，之后确保投射到光刻对象的第一子图案和第二子图案的相邻结构的相位差为180度。

本发明的上述技术方案，由于在无掩模光刻系统中使用相移技术，使两个相邻结构的电磁场变得彼此异相，因为光的强度与电磁场振幅的矢量和的平方成正比，所以相移的使用增大了在两个相邻结构之间存在最小强度点的可能性，使得可以区分彼此。由此，系统从整体上大大提高了成像的对比度，增强了光刻的分辨率。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是本发明一实施例的无掩模光刻系统示意图。

图2是根据本发明一实施例的曝光图案示意图。

图3是图1所示系统的一空间光调制器所形成的图案。

图4是图1所示系统的另一空间光调制器所形成的图案。

图5是图1所示系统的两组空间光调制器通过投影系统组合而成的图案。

具体实施方式

图1是本发明一实施例的无掩模光刻系统示意图。请参照图1所示，本实施例的光掩模光刻系统包括曝光控制系统10、照明系统20、分束器30、投影光学系统40、扫描平台50、扫描控制系统60、第一光学装置70、第一空间光调制器80、第一控制器90、第二光学装置100、第二空间光调制器110、第二控制器120。