紫外数字光刻系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光刻技术领域，具体涉及一种紫外数字光刻系统。
【背景技术】
[0002]微纳加工光刻技术是现代科学技术发展的方向之一，在国民生产生活中占有举足轻重的作用。然而，随着加工特征尺寸的逐步缩小，传统光刻技术中所用掩模不但开发成本直线上升，并且制作周期延长，严重影响了产品研发，及生产进度。为降低掩模成本，缩短产品开发周期，人们把目光聚焦到了新一代光刻技术一一无掩模光刻技术上。
[0003]2005年I月Internat1nal Semateeh主办了全球无掩模大会，光刻专家讨论了无掩模光刻技术的前景，目前业界对无掩模光刻技术的普遍看法是:虽然目前无掩模光刻工具已问世，但总体产出率仍低下，但它是降低光掩模成本不断飞升的一个潜在解决方案，是一种有前途的光刻候选技术。
[0004]无掩模光刻技术的种类较多，大体上可以分为基于带电粒子的无掩模光刻技术CP-ML2和基于光学的无掩模光刻技术0-ML2。基于电子束投影的无掩模光刻技术PML2是CP-ML2的典型代表。另外，在0-ML2方面，2004年9月朗讯贝尔实验室被美国国防部高级研宄计划局(DARPA)选中，开发无掩模光刻技术，并将这种技术用于设计、开发并研制基于MEMS的空间光调制器(SLM)。ASML最近公布了和瑞典Micronic Laser Systems在光学无掩模版光刻系统方面的共同开发计划。该系统建立在Micronic的空间光调制器技术基础上(这一技术目前用于其最新一代掩模版制作设备上)。
[0005]目前，国内有多家单位开展无掩模光刻技术的研宄工作，主要是集中在原理性研宄方面，分辨力基本在Iym以上，曝光面积非常小，不具备实用性。
【实用新型内容】
[0006]针对现有技术存在的问题，提供一种曝光面积大、分辨力高、成像质量高、功能完善的紫外数字光刻系统。
[0007]本实用新型采用的技术方案为:
[0008]一种紫外数字光刻系统，包括高均匀性照明系统、图形发生系统、投影物镜系统以及精密工件台系统；
[0009]所述高均匀性照明系统包括椭球镜、汞灯、空间滤波器、光束均匀器以及准直镜，所述椭球镜一端开口，所述汞灯设置在椭球镜的中央，所述汞灯射出的光束经所述椭球镜反射后从所述开口处射出；所述反射镜设置在所述开口射出的光束前方；经所述反射镜反射后的光束前方依次设置所述空间滤波器、光束均匀器以及准直镜；
[0010]经过所述准直镜准直后射出的光束前方设有DMD空间光调制器，所述图形发生系统与所述DMD空间光调制器连接；经过所述DMD空间光调制器后射出的光束前方设置所述投影物镜系统；所述投影物镜系统下方设置所述精密工件台系统。
[0011]作为本实用新型的优选实施方式，还包括实时调焦系统。
[0012]作为本实用新型的优选实施方式，所述反射镜相对于所述椭球镜的开口倾斜设置。即反射镜并非正对着所述开口设置。
[0013]作为本实用新型的优选实施方式，所述高均匀性照明系统还包括积分镜。
[0014]作为本实用新型的优选实施方式，所述积分镜由积木错位式微透镜构成。积木错位式微透镜构成的积分镜对光束进行均匀化、消衍射和侧壁陡度化处理，从而满足高分辨力曝光的要求，这对于图形形成的均匀性和一致性非常重要。
[0015]作为本实用新型的优选实施方式，所述精密工件台系统包括工件台，待加工器件设于所述工件台上。
[0016]作为本实用新型的优选实施方式，所述图形发生系统与所述工件台连接。图形发生系统:主要功能是将计算机送来的曝光图形数据进行处理，控制数字空间光调制器DMD各微镜的偏转形成所需的子场掩模图形，同时控制工件台的步进，进行图形拼接，最终形成曝光图形。本实用新型所提出的紫外数字光刻系统，基于反射式阵列数字空间光调制技术。
[0017]综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是:
[0018]1、紫外数字光刻系统采用DMD作为图形发生器，无需掩模就可以实现任意图形曝光。
[0019]2、本实用新型具有曝光面积大，分辨力高，成像质量高，功能完善等优点。
[0020]3、和同行业其他光刻设备相比，具有高灵活性，大曝光面积，高分辨力，高成像质量，低成本等优势。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型的结构示意图
[0022]图中标记:1_未灯，2-椭球镜，3-反射镜，4-空间滤波器，5-光束均勾器，6_准直镜，7-DMD空间光调制器，8-待加工器件，9-工件台。
【具体实施方式】
[0023]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0024]实施例1
[0025]紫外数字光刻系统包含高均匀性照明技术、图形发生技术、高缩小倍率投影光学设计设计制造、高精密工件台设计制造、实时调焦、光刻样机总体集成以及无掩模光刻工艺等关键技术及工艺。
[0026]该紫外数字光刻系统包括高均匀性照明系统、图形发生系统、投影物镜系统、精密工件台系统、实时调焦系统等子系统。下面分别进行介绍:
[0027](I)高均匀性照明系统:光刻机对照明均匀性有严格要求，是否能实现高均匀性照明，是最终光刻效果的基础。我们拟采用具有自主知识产权的积木错位式微透镜构成的积分镜对光束进行均匀化、消衍射和侧壁陡度化处理，从而满足高分辨力曝光的要求，这对于图形形成的均匀性和一致性非常重要。
[0028](2)图形发生系统:主要功能是将计算机送来的曝光图形数据进行处理，控制数字空间光调制器DMD各微镜的偏转形成所需的子场掩模图形，同时控制工件台的步进，进行图形拼接，最终形成曝光图形。
[0029](3)投影物镜系统:其主要功能是将DMD上产生的实时掩模图形成像在样片上，从而实现对样片曝光，是分辨力和成像质量得以保证的关键。
[0030](4)精密工件台系统:其主要功能是进行样片和掩模的高精度对准；高精度的硅片自动调焦调平；图形拼接的准确步进定位。由于图形需要由多个曝光子场的图形拼接而成，拼接方式以及步进的定位精度直接影响到最终图形的质量。
[0031](5)实时调焦系统:将通过调焦系统，可以使硅片始终位于投影物镜像面上，它是曝光效果好坏的关键。拟采用三角法原理，实现实时调焦。
[0032]紫外数字光刻系统工作原理如图1所示，在DMD(Digital Mirror Device)空间光调制器上，生成所需要的图形，由激光器发出的光束经空间滤波器、光束均匀器、准直镜准直后入射到DMD空间光调制器上，光线经DMD反射后，通过缩小投影系统成像在焦平面上，即可在光刻胶表面上形成我们所需的图形。DMD作为可变数字掩模通过对器照明面不同区域的光进行空间调制，形成所需要的图案。如采用1024X768的DMD的微镜，设每个微镜是13.68 μπιΧ 13.68 μ m的正方形，则经1:14的缩小投影系统后，可在焦平面上形成分辨力达Iym的图形。并且通过图形拼接技术，还可以获得大曝光面积的图形。
[0033]下面对照附图1再详述一遍本实用新型:
[0034]一种紫外数字光刻系统，包括高均匀性照明系统、图形发生系统、投影物镜系统以及精密工件台系统；所述高均匀性照明系统包括汞灯1、椭球镜2、反射镜3、空间滤波器4、光束均勾器5以及准直镜6，所述椭球镜一端开口，所述未灯I设置在椭球镜2的中央，所述汞灯射出的光束经所述椭球镜反射后从所述开口处射出；所述反射镜设置在所述开口射出的光束前方；经所述反射镜反射后的光束前方依次设置所述空间滤波器、光束均匀器以及准直镜；
[0035]经过所述准直镜准直后射出的光束前方设有DMD空间光调制器7，所述图形发生系统与所述DMD空间光调制器7连接；经过所述DMD空间光调制器后射出的光束前方设置所述投影物镜系统；所述投影物镜系统下方设置所述精密工件台系统。
[0036]本实用新型还包括实时调焦系统。另外，所述反射镜3相对于所述椭球镜2的开口倾斜设置。即反射镜3并非正对着所述开口设置。所述高均匀性照明系统还包括积分镜。所述积分镜由积木错位式微透镜构成。积木错位式微透镜构成的积分镜对光束进行均匀化、消衍射和侧壁陡度化处理，从而满足高分辨力曝光的要求，这对于图形形成的均匀性和一致性非常重要。所述精密工件台系统包括工件台9，待加工器件8设于所述工件台9上。所述图形发生系统与所述工件台连接。图形发生系统:主要功能是将计算机送来的曝光图形数据进行处理，控制数字空间光调制器DMD各微镜的偏转形成所需的子场掩模图形，同时控制工件台的步进，进行图形拼接，最终形成曝光图形。本实用新型所提出的紫外数字光刻系统，基于反射式阵列数字空间光调制技术。
[0037]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种紫外数字光刻系统，其特征在于，包括高均匀性照明系统、图形发生系统、投影物镜系统以及精密工件台系统； 所述高均匀性照明系统包括椭球镜、汞灯、反射镜、空间滤波器、光束均匀器以及准直镜，所述椭球镜一端开口，所述汞灯设置在椭球镜的中央，所述汞灯射出的光束经所述椭球镜反射后从所述开口处射出；所述反射镜设置在所述开口射出的光束前方；经所述反射镜反射后的光束前方依次设置所述空间滤波器、光束均匀器以及准直镜； 经过所述准直镜准直后射出的光束前方设有DMD空间光调制器，所述图形发生系统与所述DMD空间光调制器连接；经过所述DMD空间光调制器后射出的光束前方设置所述投影物镜系统；所述投影物镜系统下方设置所述精密工件台系统。
2.根据权利要求1所述的紫外数字光刻系统，其特征在于，还包括实时调焦系统。
3.根据权利要求1所述的紫外数字光刻系统，其特征在于，所述反射镜相对于所述椭球镜的开口倾斜设置。
4.根据权利要求1所述的紫外数字光刻系统，其特征在于，所述高均匀性照明系统还包括积分镜。
5.根据权利要求4所述的紫外数字光刻系统，其特征在于，所述积分镜由积木错位式微透镜构成。
6.根据权利要求1所述的紫外数字光刻系统，其特征在于，所述精密工件台系统包括工件台，待加工器件设于所述工件台上。
7.根据权利要求6所述的紫外数字光刻系统，其特征在于，所述图形发生系统与所述工件台连接。
【专利摘要】本实用新型涉及光刻技术领域，具体涉及一种紫外数字光刻系统，包括高均匀性照明系统、图形发生系统、投影物镜系统以及精密工件台系统；所述高均匀性照明系统包括椭球镜、汞灯、空间滤波器、光束均匀器以及准直镜，所述椭球镜一端开口，所述汞灯设置在椭球镜的中央，所述汞灯射出的光束经所述椭球镜反射后从所述开口处射出。本实用新型具有曝光面积大，分辨力高，成像质量高，功能完善等优点。
【IPC分类】G03F7-20
【公开号】CN204374612
【申请号】CN201520079517
【发明人】姜世平, 曹志明, 胡玲, 张宜文
【申请人】四川云盾光电科技有限公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月4日