CN102778820A - 基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，沿光轴方向依次包括：照明光源，与所述照明光源配套的光束整形系统，空间光调制器，与所述空间光调制器配套的偏振光学器件，投影透镜及晶片支撑架；所述晶片支撑架上固定待曝光的晶片，所述空间光调制器与所述晶片支撑架关于所述投影透镜满足物象共轭关系，照明光源发出的光经光束整形系统整形成为适合空间光调制器尺寸大小的均匀照明光束，照亮所述空间光调制器，在所述配套的偏振光学器件的配合作用下，所述空间光调制器可通过计算机的控制显示各种图形结构，后续再经投影透镜投影成像到晶片上，便可对晶片实施无掩膜曝光。

Description

基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统

技术领域

本发明属于半导体制造光刻领域，尤其涉及一种基于空间光调制器的无掩膜曝光系统。

背景技术

光刻是半导体制造行业最关键的技术之一，其曝光技术可分为传统光学曝光、电子束曝光、离子束曝光和X射线曝光等。其中，传统光学曝光技术中的接触式曝光可以获得较高的分辨率，但掩膜版和晶片之间重复接触的结果是在掩膜版上产生缺陷，这些缺陷将被重复复印到晶片上，导致产品的良率下降；接近式曝光虽然避免了接触式曝光中产生的缺陷问题，但由于间隙的增大却带来了分辨率的急剧下降；投影式曝光利用光学投影成像的原理将掩膜版投影成像到晶片上，进行非接触式式曝光，既获得了和接触式曝光一样的分辨率，又避免了接触式曝光损伤、沾污掩膜版的弊端，成为目前传统光学曝光的主流曝光技术；但是投影曝光技术还是没有避免掩膜版的使用，电子束曝光无需掩膜版，可以在计算机的控制下直接对涂有感光材料的晶片绘图曝光；但电子束曝光生产率低下，且会产生严重的邻近效应，影响图象的分辨率及图形的精度，目前电子束曝光只适用于掩膜版的制作及集成电路中某些关键部分的小批量生产；离子束曝光也无需掩膜版，可直接对晶片曝光，且无邻近效应，但由于对准精度问题尚未解决，用于大批量生产尚需时日；X射线曝光仍在实验研制阶段，尚未用于大批量生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，该系统无需掩膜版能直接对晶片曝光，具有较高的成本优势，且适于大批量商业化生产。

为解决上述问题，本发明提供一种基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，沿光轴方向依次包括：照明光源，与所述照明光源配套的光束整形系统，空间光调制器，与所述空间光调制器配套的偏振光学器件，投影透镜及晶片支撑架；所述晶片支撑架上固定待曝光的晶片，所述空间光调制器与所述晶片支撑架关于所述投影透镜满足物象共轭关系。

进一步的，所述照明光源为普通照明光源或激光照明光源。

进一步的，所述普通光照明光源为汞灯、卤钨灯、氙灯或金属卤素灯。

进一步的，所述激光光源为单个激光器或由多个激光器组合而成的激光器。

进一步的，所述激光器为可见光激光器或不可见光激光器。

进一步的，所述激光器为固体激光器、气体激光器或半导体激光器中的一种或其组合。

进一步的，所述照明光源为普通照明光源，所述光束整形系统为积分方棒和成像透镜的组合，或双排复眼透镜和成像透镜的组合。

进一步的，所述积分方棒为实心或空心的。

进一步的，所述积分方棒为空心的，由四块镀有宽带高反射介质膜的平板玻璃粘合而成。

进一步的，所述双排复眼透镜由两个完全相同的复眼透镜组成，每个复眼透镜都是由一系列结构相同的矩形小透镜拼接而成的透镜阵列。

进一步的，所述双排复眼透镜的两个复眼透镜之间的距离等于每个矩形小透镜的焦距。

进一步的，所述成像透镜具有成像功能，用于将所述积分方棒的沿光轴方向的后端面或双排复眼透镜中沿光轴方向的前排复眼透镜按比例成像到所述空间光调制器上。

进一步的，所述照明光源为激光照明光源，所述光束整形系统包括扩束准直系统、光束整形器件和傅立叶变换透镜。

进一步的，所述扩束准直系统包括一个消球差双凹透镜和一个凸透镜，其中所述凸透镜的前焦点和消球差双凹透镜的前焦点重合。

进一步的，所述凸透镜为双凸透镜或平凸透镜。

进一步的，所述光束整形器件为纯相位衍射型光学器件。

进一步的，所述傅立叶变换透镜为具有傅立叶变换功能的消色差的双胶合透镜。

进一步的，所述空间光调制器为液晶空间光调制器或硅基液晶空间光调制器。

进一步的，所述空间光调制器为液晶空间光调制器，所述偏振光学器件为粘贴在所述液晶空间光调制器沿光轴方向前后两侧的透振方向相互垂直的两个偏振片，其中前面的偏振片起到起偏作用，后面的偏振片起到检偏作用。

进一步的，所述空间光调制器为硅基液晶空间光调制器，所述偏振光学器件是偏振分束镜，所述偏振分束镜为由两块直角棱镜中间夹一层偏振分束膜粘合而成，其中所述偏振分束膜对入射光波具有起偏作用，对出射光波具有检偏作用。

进一步的，所述投影透镜具有投影成像功能，用于将空间光调制器上显示的图形信息按比例成像到所述待曝光的晶片上，并在计算机的控制下实施无掩膜、非接触式曝光。

进一步的，所述晶片支撑架具有实现图像对准功能的两个晶片定位钉。

综上所述，本发明基于空间光调制器的无掩膜曝光系统，包括照明光源及其配套的光束整形系统、空间光调制器及其配套的偏振光学器件、投影透镜和晶片支撑架。照明光源发出的光经光束整形系统整形成为适合空间光调制器尺寸大小的均匀照明光束，照亮所述空间光调制器，在所述配套的偏振光学器件的配合作用下，所述空间光调制器可通过计算机的控制显示各种图形结构，后续再经投影透镜投影成像到晶片上，便可对晶片实施无掩膜曝光。该系统可应用于半导体行业的光刻工艺中，适于大批量生产。

附图说明

图1是基于空间光调制器的无掩膜曝光系统的原理结构图；

图2a-图2b是基于LCD的普通光源照明无掩膜曝光系统的两种实施方案结构示意图；

图2c-图2d是基于LCoS的普通光源照明无掩膜曝光系统的两种实施方案结构示意图；

图2e是基于LCD的激光照明无掩膜曝光系统的一种实施方案结构示意图；

图2f是基于LCoS的激光照明无掩膜曝光系统的一种实施方案结构示意图；

图3是积分方棒结构示意图；

图4是复眼透镜结构示意图；

图5是扩束准直系统示意图；

图6是前后粘贴偏振片的LCD整体结构示意图；

图7是偏振分束镜示意图；

图8是LCoS结构示意图；

图9是晶片支撑架结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。

本发明提供了一种基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，沿同一光传播方向依次包括：照明光源，与所述照明光源配套的光束整形系统，空间光调制器，与所述空间光调制器配套的偏振光学器件，投影透镜及晶片支撑架；所述晶片支撑架固定有待曝光的晶片，所述空间光调制器与所述晶片支撑架关于所述投影透镜满足物象共轭关系。

照明光源发出的光经光束整形系统整形成为适合空间光调制器尺寸大小的均匀照明光束，照亮所述空间光调制器，在所述配套的偏振光学器件的配合作用下，所述空间光调制器可通过计算机的控制显示各种图形结构，后续再经投影透镜投影成像到晶片上，便可对晶片实施无掩膜曝光。

如图2a-图2d所示，所述照明光源1可以是普通照明光源，如汞灯、卤钨灯、氙灯、金属卤素灯等，如图2e-图2f所示，所述照明光源1也可以是激光光源。如图2e-图2f中所述照明光源1所示的单个激光器还可以用多个激光器的组合来代替；所述的激光器可以是固体激光器、气体激光器，也可以是半导体激光器；可以是可见光激光器，也可以是不可见光激光器。

如图2a-图2d所示，与所述普通照明光源相配套1的光束整形系统3可以由积分方棒31和成像透镜32组成，也可以由双排复眼透镜311、312和成像透镜32组成。

如图3所示，所述积分方棒31由四块镀有宽带高反射介质膜的平板玻璃粘合而成；

如图4所示，所述双排复眼透镜311和312的结构由一系列结构相同的矩形小透镜按某种方式拼接而成的透镜阵列；

需要说明的是，与积分方棒31相对应的反光碗2是椭球形反光碗，与复眼透镜311和322对应的反光碗2是抛物面形反光碗。

所述成像透镜32具有成像功能，可将光束整形系统3的前端面或后端面按比例成像到空间光调制器上。

如图2e-图2f所示，激光光源1相配套光束整形系统3包括扩束准直系统31，光束整形器件32和傅立叶变换透镜33。

如图5所示，所述扩束准制系统31的结构包括扩束镜311和准直镜312，该系统可将激光光源1发出的激光束变成具有一定束斑大小的平行光。

所述光束整形器件32为纯相位衍射型光学器件；

所述傅立叶变换透镜33是消色差的双胶合透镜，具有傅立叶变换功能。

所述空间光调制器4可以是如图2a、图2b和图2e中所示的液晶空间光调制器(LCD)，也可以是如图2c、图2d、和图2f中4所示的硅基液晶空间光调制器(LCoS)。

如图6所示，与所述如图2a、图2b和图2e中4所示的液晶空间光调制器相配套的偏振光学器件是粘贴在液晶空间光调制器前后两侧的透振方向相互垂直的两个偏振片41和42，其中前面的偏振片起起偏作用，后面的偏振片起检偏作用，整体结构示意图；

与所述如图2c、图2d、和图2f中4所示的LCoS相配套的偏振光学器件是偏振分束镜5；

所述偏振分束镜5是由两块直角棱镜51和52中间夹一层偏振分束膜53粘合而成，其中偏振分束膜53对入射光波具有起偏作用，对出射光波具有检偏作用。

如图7所示，所述LCoS的整体结构示意图，包括硅基板41、液晶材料42和ITO透明玻璃板43。

所述投影透镜6可以是单透镜，也可以是多个透镜的组合，具有投影成像功能，可将空间光调制器4上显示的图形信息按比例成像到晶片上，在计算机的控制下实施无掩膜、非接触式曝光。

所述晶片支撑架7的结构示意图如图9所示，在曝光过程中可将晶片固定，晶片支撑架7上还有两个定位钉71，可实现晶片对准功能。

以下结合几具体实施例，详细说明本发明中基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统的结构，当然本发明中基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统的结构并不限制于以下实施例。

【实施例一】

如图2a所示，本实施例中，所述空间光调制器4为液晶空间光调制器，所述照明光源1为汞灯，所述无掩膜曝光系统包括采用汞灯作为照明光源1、椭球形反光碗2、积分方棒31、成像透镜32、液晶空间光调制器(LCD)4、投影透镜6、晶片支撑架7等。汞灯的照明光源1位于椭球形反光碗2的前焦点处，积分方棒31位于椭球形反光碗2的后焦点后面一定距离处，成像透镜32位于积分方棒3的后面，液晶空间光调制器位于成像透镜32的后面，投影透镜6位于液晶空间光调制器的后面，晶片支撑架7位于投影透镜6的后面。积分方棒31的后端面与液晶空间光调制器关于成像透镜32满足物象共轭关系，液晶空间光调制器和晶片支撑架7所在的位置关于投影透镜6满足物象共轭关系。汞灯的照明光源1发出的光经椭球形反光碗2反射后汇聚在椭球反光碗2的后焦点处成为具有一定发散角的点光源，继续往后传播，被收集到积分方棒31中，经多次反射后在积分方棒31的后端面形成均匀的矩形照明光束；成像透镜32将积分方棒31后端面上的均匀矩形照明光束按比例成像到液晶空间光调制器上；在如图6所示的液晶空间光调制器前后表面的两个相互垂直的偏振片41和42的配合作用下，通过电脑控制各个像素液晶材料的旋转角度，就能在液晶空间光调制器上显示所需要的掩膜版结构；投影透镜6将液晶空间光调制器上显示的掩膜版结构投影成像到晶片支持架7上，就可对固定在晶片支撑架7上的晶片实施非接触式曝光，如图9所示的晶片支撑架7上的定位钉71起图形对位作用，此系统在曝光过程中无需掩膜版也无需快门，只需计算机自动控制液晶空间光调制器即可。

【实施方案二】

如图2b所示，本实施例中所述空间光调制器4为液晶空间光调制器，所述照明光源1为卤素灯，所述无掩膜曝光系统包括卤素灯作为照明光源1、抛物面形反光碗2、第一排复眼透镜311、第二排复眼透镜312、成像透镜32、液晶空间光调制器、投影透镜6、晶片支撑架7等。卤素灯的照明光源1位于抛物面形反光碗2的焦点处，第一排复眼透镜311位于抛物面形反光碗2的后面一定距离处，第二排复眼透镜312位于第一排复眼透镜311的后面，成像透镜32位于第二排复眼透镜312的后面，液晶空间光调制器位于成像透镜32的后面，投影透镜6位于液晶空间光调制器的后面，晶片支撑架7位于投影透镜6的后面；第一排复眼透镜311与第二排复眼透镜312之间的距离等于每个矩形小透镜的间距；第一排复眼透镜311和液晶空间光调制器关于成像透镜32满足物象共轭关系，液晶空间光调制器和晶片支撑架7所在的位置关于投影透镜6满足物象共轭关系。卤素灯的照明光源1发出的光经抛物面形反光碗2反射后成为近似平行的光束照射到第一排复眼透镜311上，经第一排复眼透镜311上矩形小透镜阵列的分割作用后，聚焦于第二排复眼透镜312的各矩形小透镜上，第二排复眼透镜312上的各矩形小透镜起场镜作用，在第二排复眼透镜312的场镜作用下，成像透镜32将第一排复眼透镜311上的各矩形小透镜阵列交叠成像在液晶空间光调制器上，在如图6所示的液晶空间光调制器上得到均匀的矩形照明光束；在如图6所示的液晶空间光调制器前后表面的两个相互垂直的偏振片41和42的配合作用下，通过电脑控制各个像素液晶材料的旋转角度，就能在液晶空间光调制器上显示所需要的掩膜版结构；投影透镜6将液晶空间光调制器上显示的掩膜版结构投影成像到晶片支持架7上，就可对固定在晶片支撑架7上的晶片实施非接触式曝光，如图9所示的晶片支撑架7上的定位钉71起图形对位作用，此系统在曝光过程中无需掩膜版也无需快门，只需计算机自动控制液晶空间光调制器即可。

【实施方案三】

如图2c所示，本实施例中所述空间光调制器4为硅基液晶空间光调制器(LCoS)，所述照明光源1为汞灯，所述无掩膜曝光系统包括汞灯作为照明光源1、椭球形反光碗2、积分方棒31、成像透镜32、偏振分束镜5、硅基液晶空间光调制器4、投影透镜6、晶片支撑架7等。汞灯的照明光源1位于椭球形反光碗2的前焦点处，积分方棒31位于椭球形反光碗2的后焦点后面一定距离处，成像透镜32位于积分方棒31的右边，偏振分束镜5位于成像透镜32的右边，硅基液晶空间光调制器固定在偏振分束镜5的后表面，投影透镜6位于硅基液晶空间光调制器的对面，晶片支撑架7位于投影透镜6的后面。积分方棒31的后端面与硅基液晶空间光调制器关于成像透镜32满足物象共轭关系，硅基液晶空间光调制器和晶片支撑架7所在的位置关于投影透镜6满足物象共轭关系。汞灯照明光源1发出的光经椭球形反光碗2反射后汇聚在椭球反光碗2的后焦点处成为具有一定发散角的点光源，继续往后传播，被收集到积分方棒31中，经多次反射后在积分方棒31的后端面形成均匀的矩形照明光束；成像透镜32将积分方棒31后端面上的均匀矩形照明光束按比例成像到硅基液晶空间光调制器上；由于光束在到达硅基液晶空间光调制器上之前经过了如图7所示的偏振分束镜5中间偏振分束膜53的起偏作用，所以能够在硅基液晶空间光调制器前表面处得到均匀的矩形竖直偏振光。均匀的矩形竖直偏振光透过如图8所示的ITO透明玻璃板43后继续在液晶材料42中传播，通过计算机控制各像素液晶材料的旋转角度对光波进行调制，被调制后的光波经如图8所示的硅基板41反射后再次通过液晶材料42、ITO透明玻璃板43等到达如图7所示的偏振分束镜5的偏振分束膜53处，经偏振分束膜53检偏后，便可显示所需要的掩膜版结构。投影透镜6可将硅基液晶空间光调制器上显示的掩膜版结构投影成像到晶片支持架7上，对固定在晶片支撑架7上的晶片实施非接触式曝光。如图9所示的晶片支撑架7上的定位钉71起图形对位作用，此系统在曝光过程中无需掩膜版也无需快门，只需计算机自动控制硅基液晶空间光调制器即可。

【实施方案四】

如图2d所示，本实施例中所述空间光调制器4为硅基液晶空间光调制器(LCoS)，所述照明光源1为卤素灯，一种基于LCoS的无掩膜曝光系统包括卤素灯的照明光源1、抛物面形反光碗2、第一排复眼透镜311、第二排复眼透镜312、成像透镜32、偏振分束镜5、硅基液晶空间光调制器、投影透镜6、晶片支撑架7等。卤素灯的照明光源1位于抛物面形反光碗2的焦点处，第一排复眼透镜311位于抛物面形反光碗2的右边一定距离处，第二排复眼透镜312位于第一排复眼透镜311的右边，成像透镜32位于第二排复眼透镜312的右边，偏振分束镜5位于成像透镜32的右边，硅基液晶空间光调制器固定在偏振分束镜5的后表面，投影透镜6位于硅基液晶空间光调制器的对面，晶片支撑架7位于投影透镜6的后面。第一排复眼透镜311与第二排复眼透镜312之间的距离等于每个矩形小透镜的间距；第一排复眼透镜311和硅基液晶空间光调制器关于成像透镜32满足物象共轭关系，硅基液晶空间光调制器和晶片支撑架7所在的位置关于投影透镜6满足物象共轭关系。卤素灯的照明光源1发出的光经抛物面形反光碗2反射后成为近似平行的光束照射到第一排复眼透镜311上，经第一排复眼透镜311上矩形小透镜阵列的分割作用后，聚焦于第二排复眼透镜312的各矩形小透镜上，第二排复眼透镜312上的各矩形小透镜起场镜作用，在第二排复眼透镜312的场镜作用下，成像透镜32将第一排复眼透镜311上的各矩形小透镜阵列交叠成像在硅基液晶空间光调制器上，由于光束在到达硅基液晶空间光调制器上之前经过了如图7所示的偏振分束镜5中间偏振分束膜53的起偏作用，所以能够在硅基液晶空间光调制器前表面处得到均匀的矩形竖直偏振光。均匀的矩形竖直偏振光透过如图8所示的ITO透明玻璃板43后继续在液晶材料42中传播，通过计算机控制各像素液晶材料42的旋转角度对光波进行调制，被调制后的光波经如图8所示的硅基板41反射后再次通过液晶材料42、ITO透明玻璃板43等到达如图7所示的偏振分束镜5的偏振分束膜53处，经偏振分束膜53检偏后，便可显示所需要的掩膜版结构。投影透镜6可将硅基液晶空间光调制器上显示的掩膜版结构投影成像到晶片支持架7上，对固定在晶片支撑架7上的晶片实施非接触式曝光。如图9所示的晶片支撑架7上的定位钉71起图形对位作用，此系统在曝光过程中无需掩膜版也无需快门，只需计算机自动控制硅基液晶空间光调制器即可。

【实施方案五】

如图2e所示，本实施例中所述空间光调制器4为硅基液晶空间光调制器(LCoS)，所述照明光源1为激光光源，一种基于液晶空间光调制器的激光照明无掩膜曝光系统包括激光光源的照明光源1、扩束镜311、准直镜312、光束整形器件32、傅立叶变换透镜33、液晶空间光调制器(LCD)4、投影透镜6、晶片支撑架7等。激光光源的照明光源1位于扩束镜311的前面，准直镜312位于扩束镜311的后面；扩束311的前焦点和准直镜312的前焦点重合，组成如图5所示的扩束准直系统；傅立叶变换透镜33位于扩束准直系统31的后面一定距离处，光束整形器件32紧贴傅立叶变换透镜33之前放置；液晶空间光调制器4位于傅立叶变换透镜33的后面，且位于傅立叶变换透镜33的后焦面上；投影透镜6位于液晶空间光调制器4的后面，晶片支撑架7位于投影透镜6的后面。液晶空间光调制器和晶片支撑架7所在的位置关于投影透镜6满足物象共轭关系。激光光源的照明光源1发出的激光束经扩束镜311、准直镜312后变成具有一定束斑大小的平行光束，平行光束经过光束整形器件32和傅立叶变换透镜33后在傅立叶变换透镜33的后焦面上形成符合液晶空间光调制器4尺寸大小的均匀矩形照明光束，在液晶空间光调制器前后表面的两个相互垂直的偏振片41和42的配合作用下，通过电脑控制各个像素液晶材料的旋转角度，就能在液晶空间光调制器上显示所需要的掩膜版结构，投影透镜6可将液晶空间光调制器上显示掩膜版结构投影成像到晶片支持架7上，对固定在晶片支撑架7上的晶片实施非接触式曝光。

【实施方案六】

如图2f所示，本实施例中所述空间光调制器4为硅基液晶空间光调制器(LCoS)，所述照明光源1为激光光源，所述激光照明无掩膜曝光系统包括激光光源的照明光源1、扩束镜311、准直镜312、光束整形器件32、傅立叶变换透镜33、偏振分束镜5、硅基液晶空间光调制器、投影透镜6和晶片支撑架7等。激光光源的照明光源1位于扩束镜311的左边，准直镜312位于扩束镜311的右边；扩束311的前焦点和准直镜312的前焦点重合，组成如图5所示的扩束准直系统；傅立叶变换透镜33位于扩束准直系统的右边一定距离处，光束整形器件32紧贴傅立叶变换透镜33之前放置；偏振分束镜5位于傅立叶变换透镜33的右边，硅基液晶空间光调制器固定在偏振分束镜5的后表面，投影透镜6位于硅基液晶空间光调制器的对面，晶片支撑架7位于投影透镜6的后面。硅基液晶空间光调制器和晶片支撑架7所在的位置关于投影透镜6满足物象共轭关系。激光光源的照明光源1发出的激光束经扩束镜311、准直镜312后变成具有一定束斑大小的平行光束，平行光束经过光束整形器件32和傅立叶变换透镜33后在傅立叶变换透镜33的后焦面上形成符合硅基液晶空间光调制器尺寸大小的均匀矩形照明光束，由于光束在到达硅基液晶空间光调制器上之前经过了如图7所示的偏振分束镜5中间偏振分束膜53的起偏作用，所以能够在硅基液晶空间光调制器前表面处得到均匀的矩形竖直偏振光。均匀的矩形竖直偏振光透过如图8所示的ITO透明玻璃板43后继续在液晶材料42中传播，通过计算机控制各像素液晶材料42的旋转角度对光波进行调制，被调制后的光波经如图8所示的硅基板41反射后再次通过液晶材料42、ITO透明玻璃板43等到达如图7所示的偏振分束镜5的偏振分束膜53处，经偏振分束膜53检偏后，便可显示所需要的掩膜版结构。投影透镜6可将硅基液晶空间光调制器上显示的掩膜版结构投影成像到晶片支持架7上，对固定在晶片支撑架7上的晶片实施非接触式曝光。此系统在曝光过程中无需掩膜版也无需快门，只需计算机自动控制硅基液晶空间光调制器即可。

需要说明的是，上述实施方案五和实施方案六中的光束整形器件32也可放置在傅立叶变换透镜的前焦点上或者紧贴傅立叶变换透镜之后放置。

上述各实施方案是对本发明的进一步说明，而并非本发明的限制，凡是不脱离本发明实质精神的任何改动，都还应属于本发明的范畴。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (22)

1.一种基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，沿光轴方向依次包括：照明光源，与所述照明光源配套的光束整形系统，空间光调制器，与所述空间光调制器配套的偏振光学器件，投影透镜及晶片支撑架；所述晶片支撑架上固定待曝光的晶片，所述空间光调制器与所述晶片支撑架关于所述投影透镜满足物象共轭关系。

2.如权利要求1所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述照明光源为普通照明光源或激光照明光源。

3.如权利要求2所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述普通光照明光源为汞灯、卤钨灯、氙灯或金属卤素灯。

4.如权利要求2所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述激光光源为单个激光器或由多个激光器组合而成的激光器。

5.如权利要求4所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述激光器为可见光激光器或不可见光激光器。

6.如权利要求4所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述激光器为固体激光器、气体激光器或半导体激光器中的一种或其组合。

7.如权利要求2所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述照明光源为普通照明光源，所述光束整形系统为积分方棒和成像透镜的组合，或双排复眼透镜和成像透镜的组合。

8.如权利要求7所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述积分方棒为实心或空心的。

9.如权利要求8所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述积分方棒为空心的，由四块镀有宽带高反射介质膜的平板玻璃粘合而成。

10.如权利要求7所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述双排复眼透镜由两个完全相同的复眼透镜组成，每个复眼透镜都是由一系列结构相同的矩形小透镜拼接而成的透镜阵列。

11.如权利要求7所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述双排复眼透镜的两个复眼透镜之间的距离等于每个矩形小透镜的焦距。

12.如权利要求7所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述成像透镜具有成像功能，用于将所述积分方棒的沿光轴方向的后端面或双排复眼透镜中沿光轴方向的前排复眼透镜按比例成像到所述空间光调制器上。

13.如权利要求2所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述照明光源为激光照明光源，所述光束整形系统包括扩束准直系统、光束整形器件和傅立叶变换透镜。

14.如权利要求13所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述扩束准直系统包括一个消球差双凹透镜和一个凸透镜，其中所述凸透镜的前焦点和消球差双凹透镜的前焦点重合。

15.如权利要求13所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述凸透镜为双凸透镜或平凸透镜。

16.如权利要求13所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述光束整形器件为纯相位衍射型光学器件。

17.如权利要求13所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述傅立叶变换透镜为具有傅立叶变换功能的消色差的双胶合透镜。

18.如权利要求13所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述空间光调制器为液晶空间光调制器或硅基液晶空间光调制器。

19.如权利要求13所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述空间光调制器为液晶空间光调制器，所述偏振光学器件为粘贴在所述液晶空间光调制器沿光轴方向前后两侧的透振方向相互垂直的两个偏振片，其中前面的偏振片起到起偏作用，后面的偏振片起到检偏作用。

20.如权利要求13所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述空间光调制器为硅基液晶空间光调制器，所述偏振光学器件是偏振分束镜，所述偏振分束镜为由两块直角棱镜中间夹一层偏振分束膜粘合而成，其中所述偏振分束膜对入射光波具有起偏作用，对出射光波具有检偏作用。

21.如权利要求1所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述投影透镜具有投影成像功能，用于将空间光调制器上显示的图形信息按比例成像到所述待曝光的晶片上，并在计算机的控制下实施无掩膜、非接触式曝光。

22.如权利要求1所述的基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统，其特征在于，所述晶片支撑架具有实现图像对准功能的两个晶片定位钉。

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