[发明专利]一种高分辨率无掩模光刻系统以及曝光方法

权利要求书

1.一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：包括顺序设置的：

曝光光源，用于产生光束；

聚光镜系统，用于汇聚所述曝光光源生产的光束并将光束投射到空间光调制器上；

空间光调制器，用于将投射到所述空间光调制器上的光束调制成特征图形光束后输出；

第一成像系统，用于将所述空间光调制器输出的特征图形光束成像在聚光元件阵列上；

聚光元件阵列，用于将特征图形光束聚集为离散的聚光斑；

空间滤波器，用于对离散的聚光斑进行过滤；

第二成像系统，用于将经所述空间滤波器过滤的离散的聚光斑成像于成像面上；

所述第二成像系统包括从物面到像面，顺序设置的第一镜组，光阑，第二镜组，第三镜组，第一镜组至少包括1个负透镜和2个正透镜，第二镜组包括至少1个负透镜和1个正透镜，第三镜组包括至少1个正透镜，

所述第二成像系统满足关系式

0.5β2×f1/f232.1

0.2f23/f31.8

其中，β2：第二成像系统的放大倍率，f1：第一镜组的组合焦距，f23：第二和第三镜组的组合焦距，f3：第三镜组的组合焦距。

2.根据权利要求1所述的一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：所述成像面位于基板的感光膜层上，所述基板通过真空吸附装置吸附于移动工作台上。

3.根据权利要求1所述的一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：所述第一成像系统和所述第二成像系统采用远心镜头；所述空间光调制器包括DMD、LCOS和光栅光阀阵列中的任意一种；所述聚光元件阵列中的聚光元件包括衍射元件，位相元件中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：在垂直于扫描方向，多个所述高分辨率无掩模光刻系统并排排列，用于增加扫描宽度。

5.根据权利要求1所述的一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：所述聚光元件阵列的方向与移动工作台的扫描方向有偏角θ，满足如下公式：

Tan(θ)＝m/Ncell

其中m为正整数，Ncell为聚光元件阵列X方向和Y方向的单元间距相等时，聚光元件阵列在接近扫描方向上阵列单元的数量。

6.根据权利要求1所述的一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：所述系统满足如下公式：

f＜Pl²/(1.22λ)

其中，f为聚光元件阵列中聚光元件的等效焦距，Pl为聚光元件阵列的间距，λ为曝光波长；

所述系统满足如下公式：

0.05＜1.22λ×f/Pl²＜1

其中，f为聚光元件阵列中聚光元件的等效焦距，Pl为聚光元件阵列的间距，λ为曝光波长。

7.根据权利要求1所述的一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：所述第一成像系统满足关系式

0.5β12

其中β1＝Pl/Pd，β1为第一成像系统倍率，Pl为聚光元件阵列的间距,Pd为空间光调制器的单元阵列的间距。

8.根据权利要求1所述的一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：所述第一镜组最靠近光阑的透镜为负透镜，该负透镜最靠近光阑的镜面为面向光阑的凹面；第二镜组最靠近光阑的透镜为负透镜，该负透镜最靠近光阑的镜面为面向光阑的凹面；第三镜组最靠近像面的正透镜的物方侧镜面为面向物面的凸面，满足关系式

0.6-β2^1/2×R1/R22.3

其中，β2为第二成像系统的放大倍率，R1为第一镜组最靠近光阑的镜面的曲率半径，R2为第二镜组最靠近光阑的镜面的曲率半径。

9.一种权利要求1所述的高分辨率无掩模光刻系统的曝光方法，其特征在于，包括以下步骤：

曝光光源产生光束；

聚光镜系统汇聚所述曝光光源生产的光束并将光束投射到空间光调制器上；

空间光调制器输出特征图形光束；

第一成像系统将空间光调制器输出的特征图形光束成像在聚光元件阵列上；

聚光元件阵列将特征图形光束聚集为离散的聚光斑；

空间滤波器对离散的聚光斑进行过滤；

第二成像系统将聚光斑成像于基板上；

通过移动工作台的移动，对基板进行扫描曝光。