CN106707692A - 一种跨尺度结构协同工作的无掩模光刻系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种跨尺度结构协同工作的无掩模光刻系统,包括:激光逐点扫描曝光单元,面投影曝光单元,移动台和计算控制单元,其中,计算控制单元将待曝光图形进行分解,以使得精度要求在预定阈值以下的图形由激光逐点扫描单元实现曝光,精度要求大于预定阈值的图形由面投影曝光单元实现曝光;在对该移动台上的样品进行激光逐点扫描曝光时,根据该精度要求在预定阈值以下的图形,该激光逐点扫描曝光单元出射的光相对该样品移动,从而实现对该样品的激光逐点扫描曝光;在对样品进行面投影曝光时,面投影曝光单元根据精度要求大于预定阈值的图形出射具有对应图形形状的光到样品上,以实现对样品的面投影曝光。
Description
技术领域
本发明涉及光刻技术领域,特别涉及一种跨尺度结构协同工作的无掩模光刻系统。
背景技术
实用微纳器件不仅需要制造具有关键功能的高精细微纳结构,同时还需要制造能与外界输入输出信号连接的大面积宏观结构,这种多种尺度的结构并存现象在微纳器件制造过程中是无法回避的现实。例如一种典型的鳍式场效应晶体管结构中跟外界电极相连的源级与漏极的尺寸约大于100μm*100μm,而连接源级和漏极之间的fin结构的特征尺寸约在20nm*100nm上下;即具有微米精度的大面积的源漏极结构与具有纳米精度的fin结构的比例为5000000:1。又例如,一种光子晶体解复用器的结构中,具有微米精度的光入射波导岀射波导面积约为198000um2,而具有纳米尺度精度的结构的高精细结构的面积为4500um2,二者比例为44:1。
目前含有多种尺度结构的微纳结构或器件往往采用多种方法轮流依次制造实现,例如采用紫外有掩模光刻制作大面积微米精度结构,然后采用电子束等光刻技术制造纳米尺度结构,这种多种方法依次曝光时,需要事先在基底材料上制作对准标记,不同方法制造的结构套刻过程中需要利用光学系统观察对接,拼接精度还受到观察系统成像分辨力限制,且每设计一种结构,其掩模板需要电子束光刻逐点扫描制造,器件制造过程周期长,工艺复杂,且成本高。而利用单一高精度加工技术制造(例如电子束逐点扫描)时,制造时间会非常长,效率较低。
基于空间光调制器的面投影曝光的无掩模光刻技术(例如DMD面投影光刻)适合制作亚微米精度的二维或三维较大面积复杂结构,激光直写技术(如飞秒激光双光子加工技术)适合制作小面积纳米尺度精度的二维或真三维结构。这两种技术都是是直接通过对图形的数据进行处理,直接由计算机根据数据文件控制移动台移动或DMD微镜的偏转实现。这两种方法用到的都是光子束加工,而且其实现的空间环境要求相同,因此可将二者进行集成,用于实现跨尺度复杂结构的一次成型。目前还没有将这两种技术结合实现跨尺度结构加工的系统或方法。
发明内容
本发明的目的提供一种跨尺度结构协同工作的无掩模光刻系统,包括激光逐点扫描曝光单元,面投影曝光单元,移动台和计算控制单元,其中,该计算控制单元将待曝光图形进行分解,以使得精度要求在预定阈值以下的图形由该激光逐点扫描单元实现曝光,精度要求大于预定阈值的图形由面投影曝光单元实现曝光;在对该移动台上的样品进行激光逐点扫描曝光时,根据该精度要求在预定阈值以下的图形,该激光逐点扫描曝光单元出射的光相对该样品移动,从而实现对该样品的激光逐点扫描曝光;在对该样品进行面投影曝光时,该面投影曝光单元根据该精度要求大于预定阈值的图形出射具有对应图形形状的光到该样品上,以实现对该样品的面投影曝光。
在一个具体实施例中,该激光逐点扫描曝光单元包括:第一光源、第一扩束透镜组、第一光传输方向调节光学组件以及第一物镜,其中,该第一光源出射用于激光逐点扫描的光;该第一扩束透镜组将该第一光源出射的光扩束成平行光;该第一光传输方向调节光学组件将经该第一扩束透镜组扩束后的平行光导入该第一物镜;该第一物镜将导入的光聚焦在该样品上。
在一个具体实施例中,该面投影曝光单元包括:第二光源、第二扩束透镜组、空间光调制器件、第二光传输方向调节光学组件、以及第二物镜,其中该第二光源出射用于面投影曝光光刻的光;该第二扩束透镜组用于将该第二光源出射的光扩束成平行光;根据该计算控制单元提供的精度要求大于预定阈值的图形,该空间光调制器件将经该第二扩束透镜组扩束的平行光调制成具有该对应图形形状的平行光并出射到该第二光传输方向调节光学组件;该第二光传输方向调节光学组件将该具有对应图形形状的平行光聚焦在该第二物镜的前焦平面;第二物镜将平行光投影在该样品上。
在一个具体实施例中,该激光逐点扫描曝光单元包括:第一光源、第一扩束透镜组、第一光传输方向调节光学组件以及第一物镜,其中,该第一光源出射用于激光逐点扫描的光;该第一扩束透镜组将该第一光源出射的光扩束成平行光;该第一光传输方向调节光学组件将经该第一扩束透镜组扩束后的平行光导入该第一物镜;该第一物镜将导入的光聚焦在该样品上,并且其中,该面投影曝光单元包括:第二光源、第二扩束透镜组、空间光调制器件、第二光传输方向调节光学组件、以及该第一物镜,其中该第二光源出射用于面投影曝光光刻的光;该第二扩束透镜组用于将该第二光源出射的光扩束成平行光;根据该计算控制单元提供的精度要求大于预定阈值的图形,该空间光调制器件将经该第二扩束透镜组扩束的平行光调制成具有该对应图形形状的平行光并出射到该第二光传输方向调节光学组件;该第二光传输方向调节光学组件将该具有对应图形形状的平行光聚焦在该第一物镜的前焦平面;第一物镜将平行光投影在该样品上。
在一个具体实施例中,该激光逐点扫描曝光单元还包括:第一光闸,设置在第一光源和第一扩束透镜组之间,用于在该计算控制单元的控制下调节该激光逐点扫描曝光单元曝光时间。
在一个具体实施例中,该第一光闸为第一机械快门或第一光调制器。
在一个具体实施例中,该激光逐点扫描曝光单元还包括:第一能量控制组件,设置在该第一光源和该第一光闸之间,用于调节第一光源出射的光的能量或功率。
在一个具体实施例中,该第一能量控制组件为吸收型光衰减片、偏振片、二分之一玻片或声光调制器。
在一个具体实施例中,该第一光传输方向调节光学组件包括:第一反射镜和第一二向色镜,其中经该第一扩束透镜组扩束后的平行光依次经过第一反射镜和第一二向色镜导入该第一物镜。
在一个具体实施例中,该激光逐点扫描曝光单元还包括:二维振镜,设置在第一反射镜和第一二向色镜之间。
在一个具体实施例中,该第一光源为连续激光光源或脉冲激光光源,波长调节范围为157nm-1064nm,偏振态为线偏振、圆偏振或椭圆偏振;并且其中脉冲激光光源的频率为1Hz-100MHz。
在一个具体实施例中,该第一物镜的放大倍数为1-200,数值孔径为0.001-1.8。
在一个具体实施例中,该面投影曝光单元还包括:第二光闸,设置在第二光源和第二扩束透镜组之间,用于在该计算控制单元的控制下调节该面投影曝光单元曝光时间。
在一个具体实施例中,该第二光闸为第二机械快门或第二光调制器。
在一个具体实施例中,该面投影曝光单元还包括:第二能量控制组件,设置在该第二光源和该第二光闸之间,用于调节第二光源出射的光的能量或功率。
在一个具体实施例中,该第二能量控制组件为吸收型光衰减片、偏振片、二分之一玻片或声光调制器。
在一个具体实施例中,该第二光传输方向调节光学组件包括:第二透镜和第二二向色镜,其中该具有对应图形形状的平行光依次经过第二透镜和第二二向色镜聚焦在该第二物镜的前焦平面。
在一个具体实施例中,该第二光传输方向调节光学组件包括:第二透镜、第二二向色镜和该第一二向色镜,其中该具有对应图形形状的平行光依次经过第二透镜、第二二向色镜第一二向色镜聚焦在该第一物镜的前焦平面。
在一个具体实施例中,该面投影曝光单元还包括光束均匀化组件、该光束均匀化组件将经该第二扩束透镜组扩束后的平行光进行均匀化。
在一个具体实施例中,该面投影曝光单元还包括光阑,用于对均匀化后的光的岀射面积进行限制。
在一个具体实施例中,该面投影曝光单元还包括第二反射镜和第三反射镜,其中经该光阑出射的光依次经过第二反射镜和第三反射镜导入该空间光调制器件。
在一个具体实施例中,该第二光源从如下中选择:连续激光光源或脉冲激光光源,波长调节范围为157nm-1064nm,偏振态为线偏振、圆偏振或椭圆偏振;并且其中脉冲激光光源的频率为1Hz-100MHz;或者汞灯、氙灯、溴钨灯或者LED灯,波长范围为157nm-1064nm。
在一个具体实施例中,该第二物镜的放大倍数为1-200,数值孔径为0.001-1.8。
在一个具体实施例中,该空间光调制器件为对光进行光振幅调制的空间光调制器、对光进行光相位调制的空间光调制器或对光进行偏振调制的空间光调制器。
在一个具体实施例中,该移动台从如下中选择:由三个分立的直线运动移动台组合而成的三维移动台;由二维并联移动台与一个分立移动台组合的三维移动台;三维并联移动台;或具有旋转和倾斜功能的移动台组合的多维移动台,其中移动范围为0.1μm-1m,旋转角度0-360度,倾斜角度-90°-+90°。
在一个具体实施例中,该计算控制单元包括:数据读取部,用于读取待曝光图形;数据处理部,用于分解该曝光图形;以及控制部,用于控制该移动台、激光逐点扫描曝光单元和面投影曝光单元协同工作。
本发明的有益效果:
1.本发明的系统和方法是将面投影无掩模曝光技术与激光逐点扫描的光刻技术进行集成,实现在一次光刻执行过程中,在光敏材料上曝光出具有多尺度结构的图形,即既含有微米精度的大面积的结构又含有具有纳米级精度的结构。
2.本发明所述的方法制作的跨尺度结构间无需人为二次套刻拼接,所有模型数据在曝光前已经由电脑分解完成。
3.本发明所述的方法能够实现二维、三维复杂结构的加工。
附图说明
图1为本发明一个实施例的跨尺度结构协同工作的无掩模光刻系统的示意图;
图2为本发明另一个实施例的跨尺度结构协同工作的无掩模光刻系统的示意图;
图3示出既含有微米级精度又含纳米级精度的待曝光图形;
图4为将图3分解后,其中的小于或等于1微米精度图形部分;
图5为将图3分解后,其中的大于1微米精度图形部分;
图6为使用面投影曝光方法曝光形成的结构的扫描光学显微镜照片;
图7为使用激光逐点扫描方法曝光形成的结构的扫描电子显微镜照片;和
图8为使用面投影曝光与激光逐点扫描协同曝光的结构的扫描电子显微镜照片。
附图标记
1、第一光源;2、第一能量控制组件;3、第一光闸;4、第一扩束透镜组;5、第一反射镜;6、第一二向色镜;7、第二光源;8、第二能量控制组件;9、第二光闸;10、第二扩束透镜组;11、光束均匀化组件;12、光阑;13、第二反射镜;14、第三反射镜;15、空间光调制器;16,第二透镜;17、第二二向色镜;18、第一物镜;19、移动台;20、计算控制单元;21、第二物镜。
具体实施方式
下面将参照附图结合本发明优选实施例对本发明进行说明。应当理解,在下面的说明书中,提供许多具体的细节例如对光学元件的说明以便于对本发明实施例的全面了解。然而,本领域普通技术人员应当理解,本发明不仅适用于一个或多个具体的描述,且适用于其它结构元件,波长和材料等。说明书下文中所列举的实施例是示意性的而非限制性的。
图1为本发明一个实施例的一种跨尺度结构协同工作的无掩模光刻系统的示意图。包括激光逐点扫描曝光单元、面投影曝光单元、移动台19和计算控制单元20。
其中,该计算控制单元20调入具有待曝光图形(如图3所示)的图形文件并将待曝光图形进行分解,以使得精度要求在预定阈值以下的图形由该激光逐点扫描单元实现曝光,精度要求大于预定阈值的图形由面投影曝光单元实现曝光。
所述预定阈值本领域技术人员能够根据实际情况而定。例如,在一个具体示例中,将精度要求为1μm以下的图形部分分配给激光逐点扫描单元(如将图3分解后的图4部分),由计算控制单元20控制移动台19按该部分数据移动。将精度要求为1μm以上的图形部分分配给面投影曝光单元(如将图3分解后而的图5部分)。至于1μm的图形部分分配给激光逐点扫描单元还是面投影曝光单元均可以自由选择。
在对该移动台上的样品进行激光逐点扫描曝光时,根据该精度要求在预定阈值以下的图形,该激光逐点扫描曝光单元出射的光相对该样品移动,从而实现对该样品的激光逐点扫描曝光。在逐点扫描曝光时,在一个在样品上形成三维图形的具体示例中,逐点扫描曝光单元不动,而移动台根据该精度要求在预定阈值以下的图形在三个维度移动,从而扫描曝光单元出射的光与移动台的三维移动配合来使得出射的光相对移动台移动从而实现该三维图形。在另一个在样品上形成三维图形的具体示例中,该激光逐点扫描曝光单元可以使用二维振镜,使用二维振镜可以使得移动台仅需沿一维运动即能达到实现三维图形的目的。在一个在样品上形成二维图形的具体示例中,该激光逐点扫描曝光单元可以使用二维振镜,使用二维振镜可以使得移动台无需运动即能达到实现二维图形的目的。二维振镜的使用是本领域技术人员熟知的,在后也会一个具体示例进一步说明。
在对该样品进行面投影曝光时,该面投影曝光单元根据该精度要求大于预定阈值的图形出射具有对应图形形状的光到该样品上,以实现对该样品的面投影曝光。
其中,该激光逐点扫描曝光单元可以包括:第一光源1,第一能量控制组件2,第一光闸3,第一扩束透镜组4,第一反射镜5和第一二向色镜6。
其中,面投影曝光单元可以包括:第二光源7,第二能量控制组件8,第二光闸9,第二光束扩束透镜组10,光束均匀化组件11,光阑12,第二反射镜13,第三反射镜14,空间光调制器15,第二透镜16,第二二向色镜17。
光逐点扫描曝光单元中,第一光源1发出的光经第一扩束透镜组4扩束后,并经第一反射镜5和第一二向色镜6反射后以平行光束入射进入第一物镜18,最终聚焦在移动台19承载的样品表面。
优选地,第一光源1为连续激光光源或脉冲激光光源。更优选地,波长调节范围为157nm-1064nm;更优选地,该光源偏振态为线偏振、圆偏振或椭圆偏振;更优选地,脉冲激光光源的频率为1Hz-100MHz。
优选地,第一扩束透镜组4可由透镜组合实现,如两个凸透镜组合,或一个凹透镜与一个凸透镜组组合。第一扩束透镜组4的扩束倍数可以为0.1倍-100倍范围内。
优选地,第一物镜18为干燥物镜、水浸物镜或油浸物镜。仍优选地,数值孔径为0.001-1.8,放大倍数为1-200。
优选地,该激光逐点扫描曝光单元还包括:第一光闸3,设置在第一光源1和第一扩束透镜组4之间,用于在该计算控制单元20的控制下调节该激光逐点扫描曝光单元曝光时间。更优选地,该第一光闸为机械快门或光调制器。
优选地,该激光逐点扫描曝光单元还包括:第一能量控制组件2,设置在该第一光源和该第一光闸之间,用于调节第一光源1出射的光的能量或功率。更优选地,该第一能量控制组件2为吸收型光衰减片、偏振片、二分之一玻片或声光调制器。
优选地,该激光逐点扫描曝光单元还包括:二维振镜,设置在第一反射镜和第一二向色镜之间。使用二维振镜,可以使得移动台仅沿一维运动即能达到逐点扫描曝光的目的,提高了工作效率。面投影曝光单元中,第二光源7依次经过第二光束扩束透镜组10后,入射到空间光调制器15上,经空间光调制器15后,出射的光具有与精度要求大于预定阈值的图形相对应的面图形;该光束再经过由第二透镜16、第二二向色镜17,第一二向色镜6后以进入第一物镜18,其中光束经过透镜16后,每一光束与整个面光源都汇聚在物镜的前焦平面,经第一物镜18后,每一光束与整个面光源都变为平行光投影在三维移动台承载的样品表面;由计算控制单元控制空间光调制器15变化与移动台19的移动实现两种扫描单元的协同执行。
优选地,该第二光源7为连续激光光源或脉冲激光光源;更优选地,波长调节范围为157nm-1064nm;偏振态可以为线偏振、圆偏振或椭圆偏振;并且其中脉冲激光光源的频率可以为1Hz-100MHz;可替换地,第二光源7为汞灯、氙灯、溴钨灯或者LED灯;更优选地,波长范围为157nm-1064nm。
优选地,第二扩束透镜组10可由透镜组合实现,如两个凸透镜组合,或一个凹透镜与一个凸透镜组组合。第二扩束透镜组10的扩束倍数可以为0.1倍-100倍范围内。
优选地,空间光调制器件15为对光进行光振幅调制的空间光调制器、对光进行光相位调制的空间光调制器或对光进行偏振调制的空间光调制器。
优选地,第二透镜16的焦距为1mm-500mm范围内。
优选地,该面投影曝光单元还包括:第二光闸9,设置在第二光源7和第二扩束透镜组10之间,用于在该计算控制单元20的控制下调节该面投影曝光单元曝光时间。更优选地,第二光闸9为机械快门或光调制器。
优选地,该面投影曝光单元还包括:第二能量控制组件8,设置在该第二光源7和该第二光闸9之间,用于调节第二光源7出射的光的能量或功率。更优选地,该第二能量控制组件8为吸收型光衰减片、偏振片、二分之一玻片或声光调制器。
优选地,该面投影曝光单元还包括光束均匀化组件11,该光束均匀化组件11将经该第二扩束透镜组10扩束后的平行光进行均匀化。
当第二光源7为激光时,光束均匀化组件11可由将激光变为平顶光的透镜组合实现,如开普勒型或伽利略型透镜组合;当第二光源7为灯源如汞灯时,光束均匀化组件11可由蝇眼透镜组等实现。
优选地,该面投影曝光单元还包括光阑12,用于对均匀化后的光的岀射面积进行限制。
优选地,该面投影曝光单元还包括第二反射镜13和第三反射镜14,其中经光阑12出射的光依次经过第二反射镜13和第三反射镜14导入该空间光调制器件15。
在一个具体示例中,计算控制单元20包括:数据读取部,用于读取待曝光图形;数据处理部,用于分解该曝光图形;以及控制部,用于控制该移动台、激光逐点扫描曝光单元和面投影曝光单元协同工作。
在一个具体示例中,移动台19从如下中选择:由三个分立的直线运动移动台组合而成的三维移动台;由二维并联移动台与一个分立移动台组合的三维移动台;三维并联移动台;或具有旋转和倾斜功能的移动台组合的多维移动台,其中移动范围为优选为1nm-10000mm,更优选为0.1μm-1m,旋转角度0-360度,倾斜角度-90°-+90°。
图2为本发明的另一个实施例的一种跨尺度结构协同工作的无掩模光刻系统的示意图。在该系统中,除激光逐点扫描与面投影曝光分别使用各自的物镜18、21外,系统中的其他结构与图1所示系统相同。
本发明一种跨尺度结构协同工作的无掩模光刻系统目的是在一次曝光过程中,即可实现跨尺度结构曝光的方法。步骤如下:
1)打开第一光源、第二光源。
2)将第一光源出射的光经扩束、经反射镜与二色镜调节后,经过物镜聚焦在焦平面上。
3)第二光源出射的光束经过空间光调制器调制后,经过透镜与物镜组成的成像镜头将面图形缩小成像在物镜焦平面上。
4)标定面投影曝光的中心点坐标与激光逐点扫描焦点坐标之间的位移差。
5)调入图形文件(如图3所示),并分解图形数据。将精度要求为预定阈值以下的图形部分分配给激光逐点扫描单元(如将图3分解后的图4部分),由计算控制单元控制移动台按该部分数据移动。将精度要求为预定阈值以上的图形部分分配给面投影曝光单元(如将图3分解后而的图5部分),由计算控制单元将该部分图形数据分配给空间光调制器,从而岀射与模型数据相对应的面光源。
6)依次进行面投影曝光或激光逐点扫描曝光,二者切换时,平移移动台4)中所述的位移差,将两种曝光图形精确拼接。两种曝光图形中由光学结构引起的面投影曝光中心点坐标与激光逐点曝光的焦点坐标的偏差由移动台移动固定的位移补偿实现。
7)将光敏材料置于计算控制单元操纵的移动台的样品台上,通过光闸控制曝光时间,通过能量控制组件控制激光能量或面投影曝光能量的透过率。
8)通过后处理工艺获得光刻后的结构:将步骤6)所得到的激光逐点扫描与面投影曝光协同作用下的光敏材料经洗涤、加热分解、烧蚀、刻蚀、显影等工艺,根据材料种类选择相应的工艺条件;将未与光进行相互作用的光敏材料部分去除以得到负型结构,或将与光进行相互作用的光敏材料部分去除得到正型结构。
在上述的技术方案中,所述光敏材料可以为有机光敏材料、无机光敏材料、或含有金属离子的光敏材料。
下面结合具体实例详细说明本发明,本发明的目的和效果将变得更加明显。
实施例1:面投影光刻曝光的二维结构
采用370nm的飞秒钛宝石光源作为面投影曝光光源,脉冲宽度为100fs,脉冲重复频率为82MHz,光束直径为2mm,激光光源经光束扩束透镜组扩束为50mm直径的平行光束,经光束拦截法获得中心10mm×14mm范围的矩形均匀光斑,以24度角入射至DMD表面,该光束经DMD面反射后,最终经焦距为250mm的凸透镜及50倍物镜(数值孔径0.8)投影在在光敏材料(I-PL)表面,控制光闸曝光时间300ms;实现的面投影曝光图形如图6所示,面投影曝光范围为179μm×237.9μm。
实施例2:激光逐点扫描曝光的二维结构
采用800nm的飞秒钛宝石光源作为激光逐点扫描曝光光源,脉冲宽度为100fs,脉冲重复频率为82MHz,光束直径为1.8mm,激光光源经光束扩束透镜组扩束为10mm直径的平行光束,经物镜聚焦在光敏材料(SCR500)表面,物镜为数值孔径1.4,放大倍数100倍的油浸物镜,逐点扫描方法获得的同心圆如图7所示,加工分辨力:120nm。
实施例3:面投影曝光与激光逐点扫描协同曝光制作的跨尺度二维结构
采用370nm的飞秒钛宝石光源作为面投影曝光光源,脉冲宽度为100fs,脉冲重复频率为82MHz,光束直径为2mm,激光光源经光束扩束透镜组扩束为50mm直径的平行光束,经光束拦截法获得中心10mm×14mm范围的矩形均匀光斑,以24度角入射至DMD表面,该光束经DMD面反射后,最终经焦距为250mm的凸透镜及物镜投影在在光敏材料(I-PL)表面,控制光闸曝光时间300ms;同时采用740nm的飞秒钛宝石光源作为激光逐点扫描曝光光源,脉冲宽度为100fs,脉冲重复频率为82MHz,光束直径为1.8mm,激光光源经光束扩束透镜组扩束为10mm直径的平行光束,经物镜聚焦在光敏材料(I-PL)表面;本例中,面投影曝光与激光逐点扫描曝光共用同一物镜,物镜为数值孔径为0.8,物镜放大倍数为50倍的干物镜,协同曝光的结构如图8所示,面投影曝光范围为179μm×237.9μm。
虽然这里在有限数量的实施例的上下文中说明并描述了本发明,可以在不脱离本发明的基本特征的精神之内以多种形式实施本发明。因此,总体地讲,说明并描述的实施例将认为是作为说明但不作为限制。因此,附加的权利要求书而不仅仅通过前面的说明书表示本发明的范围,希望在此由权利要求书等同的意思和范围之内将包含所有的变化。
Claims (26)
1.一种跨尺度结构协同工作的无掩模光刻系统,包括:
激光逐点扫描曝光单元,面投影曝光单元,移动台(19)和计算控制单元(20),
其中,该计算控制单元将待曝光图形进行分解,以使得精度要求在预定阈值以下的图形由该激光逐点扫描单元实现曝光,精度要求大于预定阈值的图形由面投影曝光单元实现曝光;
在对该移动台上的样品进行激光逐点扫描曝光时,根据该精度要求在预定阈值以下的图形,该激光逐点扫描曝光单元出射的光相对该样品移动,从而实现对该样品的激光逐点扫描曝光;
在对该样品进行面投影曝光时,该面投影曝光单元根据该精度要求大于预定阈值的图形出射具有对应图形形状的光到该样品上,以实现对该样品的面投影曝光。
2.根据权利要求1的光刻系统,其中,该激光逐点扫描曝光单元包括:
第一光源(1)、第一扩束透镜组(4)、第一光传输方向调节光学组件(5、6)以及第一物镜(18),
其中,该第一光源出射用于激光逐点扫描的光;
该第一扩束透镜组将该第一光源出射的光扩束成平行光;
该第一光传输方向调节光学组件将经该第一扩束透镜组扩束后的平行光导入该第一物镜;
该第一物镜将导入的光聚焦在该样品上。
3.根据权利要求1的光刻系统,其中,该面投影曝光单元包括:
第二光源(7)、第二扩束透镜组(10)、空间光调制器件(15)、第二光传输方向调节光学组件(16、17)、以及第二物镜(21),
其中该第二光源出射用于面投影曝光光刻的光;
该第二扩束透镜组用于将该第二光源出射的光扩束成平行光;
根据该计算控制单元提供的精度要求大于预定阈值的图形,该空间光调制器件将经该第二扩束透镜组扩束的平行光调制成具有该对应图形形状的平行光并出射到该第二光传输方向调节光学组件;
该第二光传输方向调节光学组件将该具有对应图形形状的平行光聚焦在该第二物镜的前焦平面;
第二物镜将平行光投影在该样品上。
4.根据权利要求1的光刻系统,其中,该激光逐点扫描曝光单元包括:
第一光源(1)、第一扩束透镜组(4)、第一光传输方向调节光学组件(5、6)以及第一物镜(18),
其中,该第一光源出射用于激光逐点扫描的光;
该第一扩束透镜组将该第一光源出射的光扩束成平行光;
该第一光传输方向调节光学组件将经该第一扩束透镜组扩束后的平行光导入该第一物镜;
该第一物镜将导入的光聚焦在该样品上,
并且其中,该面投影曝光单元包括:
第二光源(7)、第二扩束透镜组(10)、空间光调制器件(15)、第二光传输方向调节光学组件(16、17、6)、以及该第一物镜(18),
其中该第二光源出射用于面投影曝光光刻的光;
该第二扩束透镜组用于将该第二光源出射的光扩束成平行光;
根据该计算控制单元提供的精度要求大于预定阈值的图形,该空间光调制器件将经该第二扩束透镜组扩束的平行光调制成具有该对应图形形状的平行光并出射到该第二光传输方向调节光学组件;
该第二光传输方向调节光学组件将该具有对应图形形状的平行光聚焦在该第一物镜的前焦平面;
第一物镜将平行光投影在该样品上。
5.根据权利要求2或4的光刻系统,其中,该激光逐点扫描曝光单元还包括:
第一光闸(3),设置在第一光源和第一扩束透镜组之间,用于在该计算控制单元的控制下调节该激光逐点扫描曝光单元曝光时间。
6.根据权利要求5的光刻系统,其中该第一光闸为第一机械快门或第一光调制器。
7.根据权利要求5的光刻系统,其中,该激光逐点扫描曝光单元还包括:
第一能量控制组件(2),设置在该第一光源和该第一光闸之间,用于调节第一光源出射的光的能量或功率。
8.根据权利要求7的光刻系统,其中,该第一能量控制组件为吸收型光衰减片、偏振片、二分之一玻片或声光调制器。
9.根据权利要求2或4的光刻系统,其中,该第一光传输方向调节光学组件包括:第一反射镜(5)和第一二向色镜(6),其中经该第一扩束透镜组扩束后的平行光依次经过第一反射镜和第一二向色镜导入该第一物镜。
10.根据权利要求9的光刻系统,其中,该激光逐点扫描曝光单元还包括:二维振镜,设置在第一反射镜和第一二向色镜之间。
11.根据权利要求2或4的光刻系统,其中,该第一光源为连续激光光源或脉冲激光光源,波长调节范围为157nm-1064nm,偏振态为线偏振、圆偏振或椭圆偏振;并且其中脉冲激光光源的频率为1Hz-100MHz。
12.根据权利要求2或4的光刻系统,其中,该第一物镜的放大倍数为1-200,数值孔径为0.001-1.8。
13.根据权利要求3或4的光刻系统,其中,该面投影曝光单元还包括:
第二光闸(9),设置在第二光源和第二扩束透镜组之间,用于在该计算控制单元的控制下调节该面投影曝光单元曝光时间。
14.根据权利要求13的光刻系统,其中该第二光闸为第二机械快门或第二光调制器。
15.根据权利要求13的光刻系统,其中,该面投影曝光单元还包括:
第二能量控制组件(8),设置在该第二光源和该第二光闸之间,用于调节第二光源出射的光的能量或功率。
16.根据权利要求15的光刻系统,其中,该第二能量控制组件为吸收型光衰减片、偏振片、二分之一玻片或声光调制器。
17.根据权利要求3的光刻系统,其中,该第二光传输方向调节光学组件包括:第二透镜(16)和第二二向色镜(17),其中该具有对应图形形状的平行光依次经过第二透镜和第二二向色镜聚焦在该第二物镜的前焦平面。
18.根据权利要求4的光刻系统,其中,该第二光传输方向调节光学组件包括:第二透镜(16)、第二二向色镜(17)和该第一二向色镜,其中该具有对应图形形状的平行光依次经过第二透镜、第二二向色镜第一二向色镜聚焦在该第一物镜的前焦平面。
19.根据权利要求3或4的光刻系统,其中该面投影曝光单元还包括光束均匀化组件(11),该光束均匀化组件将经该第二扩束透镜组扩束后的平行光进行均匀化。
20.根据权利要求19的光刻系统,其中该面投影曝光单元还包括光阑(12),用于对均匀化后的光的岀射面积进行限制。
21.根据权利要求20的光刻系统,其中该面投影曝光单元还包括第二反射镜(13)和第三反射镜(14),其中经该光阑出射的光依次经过第二反射镜和第三反射镜导入该空间光调制器件。
22.根据权利要求3或4的光刻系统,其中,该第二光源从如下中选择:
连续激光光源或脉冲激光光源,波长调节范围为157nm-1064nm,偏振态为线偏振、圆偏振或椭圆偏振;并且其中脉冲激光光源的频率为1Hz-100MHz;或者
汞灯、氙灯、溴钨灯或者LED灯,波长范围为157nm-1064nm。
23.根据权利要求3的光刻系统,其中,该第二物镜的放大倍数为1-200,数值孔径为0.001-1.8。
24.根据权利要求3或4的光刻系统,其中,该空间光调制器件为对光进行光振幅调制的空间光调制器、对光进行光相位调制的空间光调制器或对光进行偏振调制的空间光调制器。
25.根据权利要求1-4中任一项的光刻系统,其中该移动台从如下中选择:
由三个分立的直线运动移动台组合而成的三维移动台;
由二维并联移动台与一个分立移动台组合的三维移动台;
三维并联移动台;或
具有旋转和倾斜功能的移动台组合的多维移动台,
其中移动范围为0.1μm-1m,旋转角度0-360度,倾斜角度-90°-+90°。
26.根据权利要求1-4中任一项的光刻系统,其中该计算控制单元包括:
数据读取部,用于读取待曝光图形;
数据处理部,用于分解该曝光图形;以及
控制部,用于控制该移动台、激光逐点扫描曝光单元和面投影曝光单元协同工作。
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