[发明专利]一种高分辨率无掩模光刻系统以及曝光方法

说明书

本发明提供了一种高分辨率无掩模光刻系统以及曝光方法，可以大幅度提高分辨率，且未增加计算复杂度，包括：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。

技术领域

本发明属于无掩膜光刻曝光系统技术领域，尤其涉及一种高分辨率无掩模光刻系统以及曝光方法。

背景技术

在现代微电子学中，集成电路的制造属于精密微细加工技术，包括光刻、离子注入、刻蚀、外延生长、氧化等一系列工艺。光刻工艺指是在表面匀胶基底上，通过曝光显影等工艺将图形转移到光刻胶上的过程，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。一般的芯片制程中至少需要10次以上的光刻工序甚至更多。

传统的掩膜式光刻机为在晶圆上制造器件，需要制作多个掩模版。由于特征尺寸的减少以及对于较小特征尺寸的精度要求的原因，这些掩膜板对于生产而言成本很高，耗时很长，从而使传统的掩模型晶圆光刻制造成本越来越高，非常昂贵。

传统光刻图像的制造时，使用掩模板，通过特定的图象编码方式产生一定的空间光强和相位的调制，照明光束通过掩模板后投射到光敏感元件上。每一个掩模板配置成一个单一的图像。

在直写式的光刻系统中，特征图形由空间光调制器，如微反射镜阵列产生，这些微小镜面可以独立寻址单独受控以不同的倾斜方向反射照射的光束，以产生空间光强调制。通过光学投影元件，这些空间微反射镜阵列以一定的放大倍率β投影到光敏感元件的基底上，产生特征的构图。

采用空间光调制器的无掩模光刻系统主要采用计算机控制空间光调制器精缩排版曝光。最主要问题是分辨率较低，即使对图形边缘进行灰度处理和控制等增强方法，改善效果有限，难以成倍提高分辨率，而且算法复杂，运算量庞大。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种高分辨率无掩模光刻系统以及曝光方法，可以大幅度提高分辨率，且未增加计算复杂度。

其技术方案是这样的：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。

进一步的，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。

进一步的，所述第一成像系统和所述第二成像系统采用远心镜头。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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：