[发明专利]一种双光子无掩膜曝光系统

说明书

本发明公开了一种双光子无掩膜曝光系统，其包括光源、扩束单元、照明单元、光学引擎阵列、基板和移动平台，光源用于光源输出可见光或近红外光的激光光束；扩束单元用于将入射到激光光束的光斑面积增大，以使经由照明单元入射到光学引擎阵列的入射面的激光光束；照明单元对入射的激光光束光斑的每一点的能量进行均匀处理，光学引擎阵列生成曝光所需的曝光图案，移动平台安装在稳定的平台上，用于移动所需曝光的基板，基板涂覆有光刻胶层，光学引擎阵列出射的曝光光束照射到光刻胶层上，将该曝光图案转换到基板上。本发明能够有效提高无掩膜曝光时候图像的分辨率，能够高效快速地大面积曝光，从而提高生产效率与生产质量。

技术领域

本发明涉及无掩膜光刻技术领域，特别是关于一种双光子无掩膜曝光系统。

背景技术

计算机、互联网和无线通信极大程度上改变了世界经济，而这些我们日常生活中的信息革命是基于集成电路技术。包含数亿个晶体管都硅芯片以及包含无数集成元器件对集成电路板均使用光刻技术制造得到。光刻技术将空间信息放入基材中，而正是这些信息决定了基材的功能。目前，光刻技术已成为信息革命中的关键技术，几乎可以肯定它将支撑未来基于纳米技术的技术革命。

在硅半导体工艺中使用的光刻形式为OPT(中文全称是“光学投影光刻”)技术，该技术中需要在掩膜板上以所需尺寸的四倍创建图案，再通过大型并且十分昂贵的缩小透镜，将掩膜板的图案投影到硅晶片上。虽然OPT技术在飞速进步，但其仍然具有较大的局限性，比如：成本非常高(通常可能超过200万美元)，无法做到大尺寸、大幅面以及快速光刻。

随着集成电路的发展，基板上的导线线宽和孔径变得越来越小，一块基板上包含的信息越来越多，集成电路板的功能也越来越强大，但也意味着更为精准的光刻技术变得越来越重要。最近几年，光芯片作为一种被认为未来能够代替电芯片的器件，现如今也在飞速发展，而一个光芯片的单元通常是一个马赫曾德尔结构，欲使得光芯片功能强大，则需要在单位面积内构筑尽可能多的马曾结构。这也类似于晶体管芯片，无论是硅基光芯片，还是铌酸锂基光芯片，都需要依靠光刻技术在芯片表面精确地加工出这些单元结构，因此加工的精度以及效率变得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现大面积高分辨率曝光的双光子无掩膜曝光系统。

为实现上述目的，本发明提供双光子无掩膜曝光系统，该系统包括光源、扩束单元、照明单元、光学引擎阵列、基板和移动平台，其中，所述光源用于提供能够引发光刻胶发生双光子吸收聚合的激光光束，所述光源包括M套激光器，M为自然数，且M大于或等于1，所述激光器输出可见光或近红外光的激光光束；每一套所述激光器通过具有M个输入接头和一个输出接头的导光光纤，将M套所述激光器输出的激光光束耦合成一束，投射到所述扩束单元的入射面上；所述扩束单元用于将入射到激光光束的光斑面积增大，所述扩束单元用于将入射到激光光束的光斑面积增大，以使经由所述照明单元入射到所述光学引擎阵列的入射面的激光光束，能够完全覆盖所述光学引擎阵列的入射面；所述照明单元接收由所述扩束单元处理后的激光光束，再对入射的激光光束光斑的每一点的能量进行均匀处理，所述光学引擎阵列安装在所述移动平台的上方，用于接收经由所述照明单元处理后的激光光束，并生成曝光所需的曝光图案，所述移动平台安装在稳定的平台上，用于移动所需曝光的所述基板，所述基板涂覆有光刻胶层，所述光学引擎阵列出射的曝光光束照射到所述光刻胶层上，将该曝光图案转换到所述基板上；其中，所述光学引擎阵列为由N个光学引擎排列成的一维阵列，N为自然数，且N大于或等于1。