CN111258187A

CN111258187A - 投影式光刻系统

Info

Publication number: CN111258187A
Application number: CN202010188493.1A
Authority: CN
Inventors: 夏焱
Original assignee: Hefei Xinqi Microelectronics Equipment Co Ltd
Current assignee: Hefei Xinqi Microelectronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2020-06-09

Abstract

本发明提出了一种投影式光刻系统，该光刻系统包括：照明子系统，用于发射照明光；数字微镜装置，包括微镜阵列，用于接收垂直入射的照明光，并根据目标曝光图像像素控制信号调整所述微镜阵列中目标微镜的转向以发射第一成像像素光，以及微镜阵列中非目标微镜发射第二成像像素光；第一投影子系统，用于接收第一成像像素光，并将第一成像像素光投影至第一投影面，以形成第一曝光图案；第二投影子系统，用于接收第二成像像素光，并将第二成像像素光投影至第二投影面，以形成第二曝光图案。本发明实施例的投影式光刻系统，通过利用第二成像像素光，并将第二成像像素光投影至第二投影面，提高能量利用率，从而增加了光刻系统的产能。

Description

投影式光刻系统

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，尤其是涉及一种投影式光刻系统。

背景技术

在数字微镜投影光刻领域，产能是设备制造商和终端应用追求的重中之重，常见的提升产能的方式例如提高能量利用率、直接提升能量或者增加曝光光学系统的曝光幅面，使更多能量能被利用，从而提升产能。

但是，由于数字微镜或者光学系统本身的特性，采用这些方式增加产能是有限的，不能实现能量的成倍利用，产能有待进一步提高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种投影式光刻系统，该系统可以提升产能，改善设备性能。

为了达到上述目的，本发明的实施例提出了一种投影式光刻系统，该系统包括：照明子系统，用于发射照明光；数字微镜装置，包括微镜阵列，用于接收垂直入射的照明光，并根据目标曝光图像像素控制信号调整所述微镜阵列中目标微镜的转向以反射第一成像像素光，以及控制所述微镜阵列中非目标微镜反射第二成像像素光；第一投影子系统，用于接收所述第一成像像素光，并将所述第一成像像素光投影至第一投影面，以形成第一曝光图案；第二投影子系统，用于接收所述第二成像像素光，并将所述第二成像像素光投影至第二投影面，以形成第二曝光图案。

根据本发明实施例的投影式光刻系统，通过增加第二投影子系统，将微镜阵列中的非目标微镜发射的第二成像像素光投影至第二投影面，非目标微镜发射的第二成像像素光为杂散光，即采用曝光时的杂散光形成与目标曝光图案相反的图案并得以利用，提高了能量的利用率，最终通过显影操作也可以获得与目标图案相同的图案，从而，使产能提高至原来的两倍，并且通过对第二成像像素光即杂光进行投影，形成第二曝光图案，可以减小光刻系统内部损害，减少热源，从而提高系统性能。

在一些实施例中，所述投影式光刻系统还包括：第一补偿子系统，用于接收所述第一成像像素光，并对所述第一成像像素光进行光程差补偿，减少投影子系统对第一成像像素光的影响，以及转折所述第一成像像素光的传输方向，以投射至所述第一投影子系统。从而，可以实现光路转折，便于光刻系统结构设计，以及通过补偿子系统补偿光程差，可以消除由于数字微镜产生的左右焦面位置差异，提高投影质量。

在一些实施例中，所述第一补偿子系统包括棱镜或反射镜或者两者的组合。

在一些实施例中，所述投影式光刻系统还包括：第二补偿子系统，用于接收所述第二成像像素光，并对所述第二成像像素光进行光程差补偿，以及转折所述第二成像像素光的传输方向，以投射至所述第二投影子系统。从而，可以实现光路转折，便于光刻系统结构设计，以及通过补偿子系统补偿光程差，可以消除由于数字微镜产生的左右焦面位置差异，提高投影质量。

在一些实施例中，所述第二补偿子系统包括棱镜或反射镜或者两者的组合。

在一些实施例中，所述第一曝光图案采用光固化型感光胶进行曝光，以及，所述第二曝光图案采用光分解型感光胶进行曝光，以获得相同的目标图案。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是相关技术中现有的光刻系统的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的投影式光刻系统的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的第一曝光图案的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的第二曝光图案的示意图；

图5是根据本发明一个实施例的投影式光刻系统的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

在相关技术中，一般采用如图1所示的光刻系统，该光刻系统由照明系统、数字微镜和投影系统组成，照明系统提供均匀照明光于数字微镜，通过数字微镜反射形成反射光，并将该反射光投影至投影面，实现图像曝光，但是该系统对反射光的利用率较低，从而造成产能较低。

下面参考图2-图5描述根据本发明实施例的投影式光刻系统。

如图2所示，本发明实施例的投影式光刻系统1包括照明子系统10、数字微镜装置20、第一投影子系统30和第二投影子系统40。

其中，照明子系统10用于发射照明光；数字微镜装置20包括微镜阵列210，微镜阵列210用于接收垂直入射的照明光，并根据目标曝光图像像素控制信号调整微镜阵列210中目标微镜的转向以反射第一成像像素光，以及微镜阵列210中非目标微镜反射第二成像像素光；第一投影子系统30用于接收第一成像像素光，并将第一成像像素光投影至第一投影面70，以形成第一曝光图案；第二投影子系统40用于接收第二成像像素光，并将第二成像像素光投影至第二投影面80，以形成第二曝光图案。

其中，微镜阵列210是由若干个微小的反射镜组成的，每个反射镜可以通过像素控制信号例如电信号调整反射镜的转向实现角度翻转，每个像素上均有一个可以转动的微镜，即每个微镜代表一个像素点，微镜的位置不同，反射光的出射角度就不同，因此，每个微镜相当于一个光开关。通常地，光开关处于打开状态时，也就是控制对应目标曝光图像像素的目标微镜翻转至投影系统，进而反射光可以通过投影子系统形成曝光图案，而其它微镜将关闭即翻转至其它方向，使得其发射的光成为散光；当光开关处于关闭状态时，也就是将微镜翻转至其它方向，以使得反射光无法投射至投影子系统，此时无法形成曝光图案。

而在本发明的实施例中，采用照明子系统10与数字微镜装置20垂直设置，并增加第二投影子系统40，控制对应目标曝光图像像素的目标微镜翻转至第一投影子系统30的方向，以形成与目标曝光图案对应的第一曝光图案，同时，控制其它非目标微镜翻转至第二投影子系统40的方向，即不再将非目标微镜发射的光作为散光，而是将非目标微镜发射的散光加以利用，形成第二曝光图像。

其中，由于目标微镜为对应目标曝光图像的像素点，其反射的第一成像像素光投影成的图案与目标曝光图像对应，如图3中阴影部分所示；而非目标微镜发射的第二成像像素投影成的图案为目标曝光图案的反色图案，如图4中阴影部分所示。即第二曝光图像为第一曝光图像的反色图像。

具体地，如图2所示，为根据本发明一个实施例的投影式光刻系统的示意图。照明子系统10例如激光器、汞灯或者LED等提供均匀的照明光，照射于数字微镜装置20，数字微镜装置20接收垂直入射的照明光，经过微镜阵列210反射后形成两路成像像素光，即第一成像像素光和第二成像像素光。第一投影子系统30接收第一成像像素光，并投影至第一投影面70，第二投影子系统40接收第二成像像素光并投影至第二投影面80，从而，可以对应于目标曝光图案的两个相反的曝光图案，但两个曝光图案通过后续显影处理，都可以获得目标图案。所以，单次曝光可以获得两个可利用的曝光图案，提高了能量利用率，使得产能可以提高至原来的两倍。

根据本发明实施例的投影式光刻系统1，通过增加第二投影子系统40，将微镜阵列210中的非目标微镜发射的第二成像像素光即杂散光投影至第二投影面70，使其形成曝光图案并得以利用，即利用散光进行投影成像，提高了能量的利用率，从而单次曝光可以产生两个可利用的曝光图案，使产能提高至原来的两倍，并且通过对第二成像像素光进行投影，形成第二曝光图案，可以减小光刻系统内部损害，减少热源，从而提高系统性能。

在一些实施例中，由于微镜的特性，其反射的光线会存在光程差，影响成像质量。如图5所示，为本发明一个实施例的投影式光刻系统的示意图。投影式光刻系统1还包括第一补偿子系统50，第一补偿子系统50用于接收第一成像像素光，并对第一成像像素光进行光程差补偿，以及转折第一成像像素光的传输方向，以投射至第一投影子系统30。通过第一补偿子系统50进行光程差补偿，可以消除由于数字微镜产生的左右焦面位置差异，提高投影成像质量，以及通过第一补偿子系统50进行光线转折，可以减小投影成像的传输路径，减小曝光设备体积。

在一些实施例中，第一补偿子系统50可以采用棱镜或反射镜或者两者的组合方式实现。具体地，由于经过微镜阵列210反射的第一成像像素光存在光程差，进而造成色散，影响投影成像指令，因而，为了提高投影成像质量，可以通过第一补偿子系统50例如棱镜或者反射镜来补偿第一成像像素光的光程差，同时，第一补偿子系统50可以对第一成像像素光的传输方向进行转折，从而，将第一成像像素光转折至第一投影子系统30，进而第一投影子系统30将第一成像像素光投影至第一投影面70，形成第一曝光图案。

在一些实施例中，如图5所示，投影式光刻系统1还包括第二补偿子系统60，第二补偿子系统60用于接收第二成像像素光，并对第二成像像素光进行光程差补偿，以及转折第二成像像素光的传输方向，以投射至第二投影子系统40。通过第二补偿子系统60进行光程差补偿，可以消除由于数字微镜产生的左右焦面位置差异，提高投影成像质量。

在一些实施例中，第二补偿子系统60可以采用棱镜或反射镜或者两者的组合方式实现。具体地，由于经过微镜阵列210反射的第二成像像素光存在光程差，进而造成色散，影响投影成像指令，因而，为了提高投影成像质量，可以通过第二补偿子系统60例如棱镜或者反射镜来补偿第二成像像素光的光程差，同时，第二补偿子系统60例如棱镜或反射镜可以对第二成像像素光的传输方向进行转折，将其转折至第二投影子系统40，进而第二投影子系统40将第二成像像素光投影至第二投影面80，形成第二曝光图案。通过第一补偿子系统50进行光线转折，可以减小投影成像的传输路径，减小曝光设备体积。

在一些实施例中，第一曝光图案采用光固化型感光胶进行曝光，以及，第二曝光图案采用光分解型感光胶进行曝光，以获得相同的目标图案。

具体地，感光胶分为光固化型感光胶和光分解型感光胶，光固化型感光胶在进行曝光时，如图3所示，有阴影部分的重氮感光膜见光硬化，留在基板上，其余没有阴影的部分重氮感光膜见不到光不能够固化，在进行显影操作时，可以被显影液溶解除去。而光分解型感光胶在进行曝光时，如图4所示，有阴影部分重氮化合物见光分解，被显影液溶解除去，没有阴影的部分由于没有见光的重氮化合物，最终留在基板上。

因此，本发明实施例的投影式光刻系统1，通过将非目标微镜反射的第二成像像素光也投影到投影面，最终在基板上也可以获得与目标图案一致的图案，从而，经过单次曝光，可以获得两个目标曝光图案，即实现两个基板曝光图案的同时曝光，从而曝光效率可以提高为原来的两倍。

概括来说，根据本发明实施例的投影式光刻系统1，通过增加第二投影子系统40，将微镜阵列210中的非目标微镜发射的第二成像像素光即杂散光投影至第二投影面70，使其形成曝光图案并得以利用，即利用散光进行投影成像，提高了能量的利用率，从而单次曝光可以产生两个可利用的曝光图案，使产能提高至原来的两倍，并且通过对第二成像像素光进行投影，形成第二曝光图案，可以减小光刻系统内部损害，减少热源，从而提高系统性能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种投影式光刻系统，其特征在于，包括：

照明子系统，用于发射照明光；

数字微镜装置，包括微镜阵列，用于接收垂直入射的照明光，并根据目标曝光图像像素控制信号调整所述微镜阵列中目标微镜的转向以反射第一成像像素光，以及控制所述微镜阵列中非目标微镜反射第二成像像素光；

第一投影子系统，用于接收所述第一成像像素光，并将所述第一成像像素光投影至第一投影面，以形成第一曝光图案；

第二投影子系统，用于接收所述第二成像像素光，并将所述第二成像像素光投影至第二投影面，以形成第二曝光图案。

2.根据权利要求1所述的投影式光刻系统，其特征在于，所述投影式光刻系统还包括：

第一补偿子系统，用于接收所述第一成像像素光，并对所述第一成像像素光进行光程差补偿，以及转折所述第一成像像素光的传输方向，以投射至所述第一投影子系统。

3.根据权利要求2所述的投影式光刻系统，其特征在于，所述第一补偿子系统包括棱镜或反射镜或者两者的组合。

4.根据权利要求1或2所述的投影式光刻系统，其特征在于，所述投影式光刻系统还包括：

第二补偿子系统，用于接收所述第二成像像素光，并对所述第二成像像素光进行光程差补偿，以及转折所述第二成像像素光的传输方向，以投射至所述第二投影子系统。

5.根据权利要求4所述的投影式光刻系统，其特征在于，所述第二补偿子系统包括棱镜或反射镜或者两者的组合。

6.根据权利要求1所述的投影式光刻系统，其特征在于，所述第一曝光图案采用光固化型感光胶进行曝光，以及，所述第二曝光图案采用光分解型感光胶进行曝光，以获得相同的目标图案。