CN111352311A - 一种双光子无掩膜曝光系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双光子无掩膜曝光系统，其包括光源、扩束单元、照明单元、光学引擎阵列、基板和移动平台，光源用于光源输出可见光或近红外光的激光光束；扩束单元用于将入射到激光光束的光斑面积增大，以使经由照明单元入射到光学引擎阵列的入射面的激光光束；照明单元对入射的激光光束光斑的每一点的能量进行均匀处理，光学引擎阵列生成曝光所需的曝光图案，移动平台安装在稳定的平台上，用于移动所需曝光的基板，基板涂覆有光刻胶层，光学引擎阵列出射的曝光光束照射到光刻胶层上，将该曝光图案转换到基板上。本发明能够有效提高无掩膜曝光时候图像的分辨率，能够高效快速地大面积曝光，从而提高生产效率与生产质量。
Description
技术领域
本发明涉及无掩膜光刻技术领域，特别是关于一种双光子无掩膜曝光系统。
背景技术
计算机、互联网和无线通信极大程度上改变了世界经济，而这些我们日常生活中的信息革命是基于集成电路技术。包含数亿个晶体管都硅芯片以及包含无数集成元器件对集成电路板均使用光刻技术制造得到。光刻技术将空间信息放入基材中，而正是这些信息决定了基材的功能。目前，光刻技术已成为信息革命中的关键技术，几乎可以肯定它将支撑未来基于纳米技术的技术革命。
在硅半导体工艺中使用的光刻形式为OPT(中文全称是“光学投影光刻”)技术，该技术中需要在掩膜板上以所需尺寸的四倍创建图案，再通过大型并且十分昂贵的缩小透镜，将掩膜板的图案投影到硅晶片上。虽然OPT技术在飞速进步，但其仍然具有较大的局限性，比如：成本非常高(通常可能超过200万美元)，无法做到大尺寸、大幅面以及快速光刻。
随着集成电路的发展，基板上的导线线宽和孔径变得越来越小，一块基板上包含的信息越来越多，集成电路板的功能也越来越强大，但也意味着更为精准的光刻技术变得越来越重要。最近几年，光芯片作为一种被认为未来能够代替电芯片的器件，现如今也在飞速发展，而一个光芯片的单元通常是一个马赫曾德尔结构，欲使得光芯片功能强大，则需要在单位面积内构筑尽可能多的马曾结构。这也类似于晶体管芯片，无论是硅基光芯片，还是铌酸锂基光芯片，都需要依靠光刻技术在芯片表面精确地加工出这些单元结构，因此加工的精度以及效率变得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现大面积高分辨率曝光的双光子无掩膜曝光系统。
为实现上述目的，本发明提供双光子无掩膜曝光系统，该系统包括光源、扩束单元、照明单元、光学引擎阵列、基板和移动平台，其中，所述光源用于提供能够引发光刻胶发生双光子吸收聚合的激光光束，所述光源包括M套激光器，M为自然数，且M大于或等于1，所述激光器输出可见光或近红外光的激光光束；每一套所述激光器通过具有M个输入接头和一个输出接头的导光光纤，将M套所述激光器输出的激光光束耦合成一束，投射到所述扩束单元的入射面上；所述扩束单元用于将入射到激光光束的光斑面积增大，所述扩束单元用于将入射到激光光束的光斑面积增大，以使经由所述照明单元入射到所述光学引擎阵列的入射面的激光光束，能够完全覆盖所述光学引擎阵列的入射面；所述照明单元接收由所述扩束单元处理后的激光光束，再对入射的激光光束光斑的每一点的能量进行均匀处理，所述光学引擎阵列安装在所述移动平台的上方，用于接收经由所述照明单元处理后的激光光束，并生成曝光所需的曝光图案，所述移动平台安装在稳定的平台上，用于移动所需曝光的所述基板，所述基板涂覆有光刻胶层，所述光学引擎阵列出射的曝光光束照射到所述光刻胶层上，将该曝光图案转换到所述基板上；其中，所述光学引擎阵列为由N个光学引擎排列成的一维阵列，N为自然数，且N大于或等于1。
进一步地，所述扩束单元包括第一平行光栅和第二平行光栅，所述第一平行光栅设置在由所述导光光纤输出的所述激光光束的下游光路上，用于将所述光源输出的激光光束进行扩束；所述第二平行光栅设置在经由所述第一平行光栅扩束后的激光光束的下游光路上，且与所述第一平行光栅平行，用于将经由所述第一平行光栅扩束后的激光光束进行准直，所述第一平行光栅与从所述导光光纤输出的激光光束的角度以及所述第一平行光栅与所述第二平行光栅之间的间距根据从所述导光光纤输出的激光光束的光斑大小和波长进行调整，使从所述导光光纤输出的激光光束全部都能够经由所述扩束单元扩束处理。
进一步地，所述光学引擎包括空间光调制器和透镜组，所述空间光调制器用于将一束入射激光光束分成若干独立的子光束，所有的子光束形成光束阵列，其中的每一束子光束经由所述透镜组中相应的透镜进行成像，获得有序排列的二维焦点阵列，该二维焦点阵列为所述曝光图案，所述二维焦点阵列中每一个焦点的光场强度一致。
进一步地，所述空间光调制器为数字微反射镜，所述数字微反射镜中的每一个子单元为一个单位像素，处于打开状态的所述子单元成像得到的单位像素点组成所述曝光图案，所述单位像素点中能够引起光刻胶吸收聚合的激光焦点区域的区域范围与空间体积为λ3所照射到所述基板上对应的平面区域范围以及所述光刻胶的性质有关，λ为激光光束的波长。
进一步地，所述光刻胶选用能够在紫外光区域吸收聚合的光刻胶。
进一步地，所述基板的一侧设置所述光刻胶层，或者，两侧都设置所述光刻胶层，所述光学引擎阵列的激光输出端正对所述光刻胶层设置，对一侧或两侧的所述光刻胶曝光。
上述技术方案可以看出，本发明实施例的双光子聚合系统，通过采用高功率的飞秒激光器，并由空间光调制器将一整束光分解成为若干个光束阵列，经由透镜在基板上呈现二维点阵列，通过控制基板下的移动平台和光学引擎同步，因此在大面积曝光时一方面能显著提高分辨率，提升曝光质量，另一方面能够提高生产率、降低成本。
本发明主要应用于高精度印刷电路板、IC封装、液晶显示器制造以及光芯片制造中的双面曝光，还可以应用于其它领域。
附图说明
图1为现有技术中的三种典型的光学成像形式示意图；
图2为现有技术中的艾丽斑区域的光强分布情况示意图；
图3为本发明实施例的双光子无掩膜曝光系统的示意性框图；
图4为本发明实施例的双光子无掩膜曝光系统的成像过程的示意性框图；
图5为本发明实施例的双光子无掩膜曝光系统的曝光结果的示意性框图；
图6为本发明实施例的光学引擎阵列的布置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了几种典型的光学成像形式，理想情况下光学成像是存在衍射极限，也就是说，一个理想点物经过光学系统成像无法得到理想的点像，而是一个弗朗和费衍射像。而且，实际的物体至少具有两个或以上的物理意义上的点，其中的每一个点相当于一个点光源，如图1中示出地，第一成像形式101、第二成像形式102、第三成像形式103、第四成像形式104、第五成像形式105和第六成像形式106，其中，第一成像形式101、第二成像形式102和第三成像形式103为同一物体通过聚焦能力逐渐减弱的透镜时的不同成像形式，而第四成像形式104、第五成像形式105和第六成像形式106为不同尺寸物体通过同一透镜所成像的形式。
通过比对，可以发现：第一成像形式101和第四成像形式104都能形成弗朗和费衍射图像107，第二成像形式102和第五成像形式105都能形成弗朗和费衍射图像108，第三成像形式103和第六成像形式106都能形成弗朗和费衍射图像109。第一成像形式101和第四成像形式104中的两个物点所成的光斑(图1中107区域隔开的两个白色大圆点)间隔较大，可以轻易地分辨出来，与弗朗和费衍射图像107一致。当更换透镜或缩小像点尺寸变成第二成像形式102和第五成像形式105时，两个物点所成的光斑稍有重合，从弗朗和费衍射图像108可以看出中间的艾丽斑(图1中108区域的间隔较近的两个白色大圆点)还是能够分辨出来，说明此时还是能够分辨两个像点。当继续更换透镜或缩小像点尺寸变成第三成像形式103和第六成像形式106时，两个物点所成的光斑重合严重，从弗朗和费衍射图像109可以看出中间的艾丽斑(图1中109区域的有交叠区域在一个的两个白色大圆点)重合至一起，无法分辨出两个独立的艾丽斑。图2示出了艾丽斑区域的光强分布情况200，结合上文给出的光学成像的衍射效应第相关理论知识，艾丽斑区域201集中了大部分的光能量，即通常所说的焦点位置。
由此可以看出，成像分辨率和最终形成的弗朗和费衍射图像中间的艾丽斑大小息息相关，并且制约着成像分辨率。对于光学成像系统而言，艾丽斑半径被用来衡量成像面分辨率，艾丽斑的半径为
当波长增大会导致成像时艾丽斑半径变大，这也是对于传统LDI技术的限制条件。传统LDI技术成像区域将引起与其面积相同或更大的光刻胶聚合的区域，因此传统LDI技术只能使用波长较短的曝光光束(比如：紫外光)，而且需要有焦距能力极强的透镜，这对于传统的LDI曝光来说成本太高。
鉴于此，本发明实施例提供的双光子无掩膜曝光系统欲通过提高激光光束的能量，引发光刻胶在曝光时发生双光子吸收聚合，依此而提高成像分辨率。这样突破了光学衍射极限，摒弃了现有技术中对艾丽斑小尺寸半径的追求。
如图3所示，本发明实施例的双光子无掩膜曝光系统包括光源301、扩束单元302、照明单元303、光学引擎阵列、基板305和移动平台306。
光源301用于提供能够引发光刻胶发生双光子吸收聚合的高功率激光光束。理论上，双光子吸收聚合指的是处于低能级的电子吸收一个光子的能量无法跃迁至高能级，但电子可以通过连续吸收两个光子的能量而完成一次从低能级到高能级的跃迁，引起光化学反应，导致光刻胶产生双光子吸收聚合而固化，这一现象属于非线性光学范畴，依赖入射光的光场强度，同时光子能量也需要满足要求(2hv≥E0-Eg)。结合图2，由于双光子吸收依赖入射光的光场强度，所以对于艾丽斑区域201只有阴影区域202(双光子吸收聚合区域)才能满足要求，因此相比于单光子吸收聚合，双光子吸收聚合区域较小，主要集中在焦点处附近，因此选用将传统LDI曝光中所用的单光子吸收技术提升为双光子吸收技术能够显著提高成像的分辨率。
为了为引发光刻胶发生双光子吸收聚合提供高功率光束，光源301的实现方式较多，比如图3中示出地，包括M套激光器311，M为自然数，且M大于或等于1。本实施例中，激光器311采用可见光飞秒激光器，其输出端激光波长为780nm，波长较长，对人体无害。由于双光子吸收几率正比于入射光强的平方，飞秒脉冲可以在极短的时间范围内积聚高密度的光子，本实施例通过可见光飞秒激光器获得大的双光子吸收几率。例如，但使用平均功率1W、重复频率80MHz、脉冲宽度80fs的飞秒激光，并将其通过限位物镜聚焦为直径为1um的光斑时，其焦点处的峰值功率密度可达到20TW/cm2，在如此高的峰值功率密度下极易诱发双光子吸收过程。当然，激光器311还可以选用可见光或近红外激光器(包括连续波激光器、纳秒、皮秒、飞秒激光器)，这些激光器都能够输出高功率的可见光或近红外光，为后续的双光子吸收聚合提供了高能量的激光光束。
每一套激光器311可以通过具有M个输入接头和一个输出接头的导光光纤321，将M套激光器311输出的光束耦合成一束，投射到扩束单元302的入射面上。在A大于1的情形下，通过导光光纤321，可以将多束高功率激光光束耦合成一束，这样耦合得到激光光束的功率将进一步得以提高，为引发光刻胶发生双光子吸收聚合提供更高功率的曝光光束。
由于光源301输出的激光光束能量高，且光束的束斑尺寸较小，无法直接将光束覆盖整个光学引擎阵列中的空间光调制器314的入射面，因此，使用扩束单元302起到了增大激光光束的作用，这样至少能够覆盖整个光学引擎阵列中的空间光调制器314的入射面。
当然需要说明的是，本实施例的扩束单元302使用的是平行光栅，也可以采用棱镜或其它具有扩束功能的光学器件替代。
具体地，如图3所示，在激光光束的出射光路上设置有第一平行光栅312，第一平行光栅312用于将光源301输出的激光光束进行扩束。同时，在扩束后的激光光束的下游光路上，还设置有与第一平行光栅312平行的第二平行光栅322，通过第二平行光栅322可以将经由第一平行光栅312扩束后的激光光束进一步进行准直处理。
第一平行光栅312与从导光光纤321输出的激光光束的角度以及第一平行光栅312与第二平行光栅322之间的间距均为可调，其主要根据从导光光纤321输出的激光光束的光斑大小和波长进行调整，以保证从导光光纤321输出的激光光束全部都能够经由扩束单元302扩束处理，“扩束处理”指的是将激光光束的光斑面积增大。本实施例使用平行光栅将激光光束的光斑尺寸增大与现有技术中需要将激光光束的光斑尺寸缩小完全相反。
照明单元303接收由扩束单元302将扩束及准直后的激光光束，再对入射的激光光束光斑的每一点的能量进行均匀处理，那么到达光学引擎阵列的入射激光光束的光斑上每一点的光场强度基本相同，从而通过光学引擎阵列获得的焦点阵列中每一个焦点的光场强度一致。本实施例通过照明单元303能够获得大幅面、光强均匀的高功率光场，进而为光学引擎阵列提供大幅面、光强均匀的高功率曝光光束。
作为照明单元303的一种优选实施方式，其包括准直透镜组、入射光阑与光学积分器，其中，准直透镜组用于接收来自扩束单元302出射的激光光束，并对激光束进行会聚，以方便经由入射光阑照射到光学积分器。入射光阑用于接收来自准直透镜组出射的激光光束，将无法会聚的光线挡住，以避免无用的光线长时间照射在光学积分器外围而导致器件损毁。光学积分器用于接收来自入射光阑出射的激光光束，通过多次反射，对激光光束光斑的每一点的能量进行均匀处理。
光学引擎阵列用于接收经由照明单元303匀光处理后的激光光束，并生成曝光所需的图形。光学引擎阵列包括A×B个光学引擎304，所有的光学引擎304可以排列成A行B列的阵列，也可以排列成B行A列的阵列，其中，A可以等于B，也可以不等于B。鉴于基板305上的每一个区域所要曝光的图形不一样，因此在实际曝光过程中，光学引擎阵列中的每一个光学引擎304产生的点列不一样。
在一个实施例中，为了提高成像的效率，光学引擎阵列为由N个光学引擎304排列成的一维阵列，N为自然数，且N大于或等于1。当然，也可以采用大于一维的阵列，此时行与行之间或者列与列之间需要采用如图6示出的错开方式进行布置，图6中的虚线箭头为光学引擎304的运动方向。但是，这种结构的光学引擎阵列在机械结构上将很大，而考虑到空间的限制问题，光学引擎阵列以一维阵列为最佳。
如图4所示，作为实现光学引擎304的一种优选实施方式，每一个光学引擎304包括空间光调制器314和透镜组324。空间光调制器314用于将一束入射激光光束分成若干独立的子光束，所有的子光束形成光束阵列，其中的每一束子光束经由透镜组324中相应的透镜进行成像，这样便可以通过光学引擎304获得有序排列的二维焦点阵列，该二维焦点阵列即为所需要的曝光图案。
需要说明的是，借助于照明单元303的匀光处理，到达空间光调制器314的入射激光光束的光斑上每一点的光场强度基本相同，从而经由空间光调制器314出射的子光束的光场强度也能够达到基本一致，进而通过透镜组324获得的焦点阵列中每一个焦点的光场强度一致，因此当光学引擎阵列将曝光图案照射到光刻胶的时候，相同作用时间内的能量相同，引发光刻胶聚合的效果一致。
由于使用数字微反射镜(DMD)将传统双光子聚合技术采用的单一束光产生单一焦点改变为多束光产生焦点阵列，双光子聚合的效率以及大幅面加工速度被大大提高。本实施例通过将双光子(多光子)吸收技术与空间光调制器结合，通过空间光调制器获得大量的焦点阵列，实现了大面积快速曝光，进而为本实施例提高曝光效率提供了有利条件。
结合图4，空间光调制器314可以采用数字微反射镜(DMD)，下面是空间光调制器314采用数字微反射镜(DMD)进行控制的一个具体实施例。
照明单元303出射的激光光束的投射区域完全覆盖到数字微反射镜(DMD)内所有子单元的入射面，数字微反射镜(DMD)中的每一个子单元将入射激光光束中投射到其投射面的子光束反射到预设位置，进而将照明单元303出射的激光光束分解成若干个子光束。在计算机控制下，通过对数字微反射镜(DMD)中若干子单元的通断控制，由打开状态的子单元将子光束反射到透镜组324，产生的图案600，再通过透镜组324中相应的透镜汇聚，得到曝光图案700。
空间光调制器314除了可以使用数字微反射镜(DMD)，还可以液晶光阀(LCLV)，还可以采用硅基液晶(LCOS)，甚至其它的空间光调制器。
因此，本发明实施例的双光子无掩膜曝光系统，通过采用高功率的飞秒激光器输出的高功率的激光光束，为曝光过程中光刻胶双光子吸收聚合提供足够的光场强度，并通过整形以确保光束到达光学引擎304时在空间光调制器上各处光场强度均匀，由空间光调制器将一整束光分解成为若干个光束阵列，经由透镜在基板上呈现二维点阵列，通过控制基板下的移动平台和光学引擎304同步，因此在大面积曝光时一方面能显著提高分辨率，提升曝光质量，另一方面能够提高生产率、降低成本。
如图5所示，下面以光学引擎304中的数字微反射镜(DMD)中的6个子单元均为打开状态为例，结合双光子吸收聚合的原理，说明本发明实施例提供的双光子无掩膜曝光系统的高分辨率成像机理。
设定6个子单元中的每一个子单元为一个单位像素701，该6个子单元成像得到的6个单位像素点701组成了曝光图案700。其中，单位像素701是成像区域，单位像素701的面积大小与透镜组324的倍率有关，比如：物面的一个像素格是10um*10um，透镜组324中的镜头的放大倍率选用1:1，那么，像面单位像素701在理想情况下也是10um*10um。因此，可以通过选择不同倍率的透镜组324，控制单位像素701的面积大小。
对于传统无掩膜光刻技术，单位像素点701即是引起光刻胶单光子聚合的区域。但对于本发明实施例的双光子无掩膜曝光技术，其只有在单位像素点701中的激光焦点区域702才能引起基板305上的光刻胶发生双光子吸收并聚合固化，对于激光焦点区域702以外的区域虽然也有光，但光场强度无法引起基板305上的光刻胶发生双光子吸收并聚合固化。正如所述双光子吸收的特征，双光子吸收只可能发生在物镜焦点处空间体积约为λ3(λ为入射波长)的范围内，那么，激光焦点区域702的区域范围与空间体积约为λ3所照射到基板305上对应的平面区域范围有关。
当然，不同的光刻胶它所能产生双光子聚合的最低光强是不一样的，这个和选用的光刻胶的种类有关。因此实际能产生双光子吸收的区域只能在激光焦点区域702，其区域范围与光刻胶的性质有关。本实施例中，对于输出高功率的可见光或近红外光的激光器311，光刻胶可以选用市面上的能够在紫外光区域吸收聚合的光刻胶即可。
因此，本发明实施例的双光子无掩膜曝光系统，通过采用高功率飞秒激光器，能够显著增强曝光时的分辨率，通过光学引擎阵列中各个引擎的同步，能够极大地提高扫描速度与幅面，因此在大面积曝光时一方面能显著提高分辨率，提升曝光质量，另一方面能够提高生产率、降低成本。
光学引擎阵列安装在基板305涂覆有光刻胶层的一侧，
基板305的一侧设置所述光刻胶层，或者，基板305的两侧都设置所述光刻胶层，所述光学引擎阵列的激光输出端正对所述光刻胶层设置，以保证光学引擎阵列出射的曝光光束照射到一侧或者两侧的光刻胶层上，将该曝光图案转换到该基板305上。比如：可以将双光子无掩膜曝光系统设置在基板305的上方，对基板305上表面的光刻胶进行曝光；也可以将双光子无掩膜曝光系统设置在基板305的下方，对基板305下表面的光刻胶进行曝光；还可以在基板305的上方和下方都设置双光子无掩膜曝光系统，对基板305上表面和下表面的光刻胶层同时进行曝光。
基板305置于移动平台306上，移动平台306能够沿着垂直于一维光学引擎阵列所在平面的方向以及一维光学引擎阵列所在平面内运动，这样可以调整所需曝光的基板305的位置。移动平台306的运动受控于计算机(图中未示出)，并且，移动平台306在一维光学引擎阵列所在平面内运动时，与光学引擎阵列产生的图案同步。通过步进式电机系统和同步系统，控制移动平台306和空间光调制器314的同步以及多个光学引擎阵列运动的同步，为实现快速、大幅面基板的曝光提供有利条件。由于移动平台306和空间光调制器314的同步以及多个光学引擎阵列运动的同步控制属于现有技术，在此不再展开描述其控制原理。
通过移动平台306的运动，可以调整激光焦点区域702在光刻胶层中的位置。根据所需光学模具的形貌设计，不断调整激光焦点区域702在光刻胶层中的位置，使得光刻胶层所需保留的形貌部分全部被固化。此处，调整激光焦点区域702在光刻胶层中的位置，即是调整光刻胶中被固化的部分，激光焦点区域702位于何处，何处的光刻胶就会被固化。如此，便可通过调整激光焦点区域702在光刻胶层中的实际位置，便可以不断改变光刻胶被固化的部位，从而逐渐将光刻胶所以需固化的部位一一通过双光子吸收聚合固化。
以上对本发明实施例所提供的双光子无掩膜曝光系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种双光子无掩膜曝光系统，其特征在于，包括光源(301)、扩束单元(302)、照明单元(303)、光学引擎阵列、基板(305)和移动平台(306)，其中，所述光源(301)用于提供能够引发光刻胶发生双光子吸收聚合的激光光束，所述光源(301)包括M套激光器(311)，M为自然数，且M大于或等于1，所述激光器(311)输出可见光或近红外光的激光光束；每一套所述激光器(311)通过具有M个输入接头和一个输出接头的导光光纤(321)，将M套所述激光器(311)输出的激光光束耦合成一束，投射到所述扩束单元(302)的入射面上；所述扩束单元(302)用于将入射的激光光束的光斑面积增大，所述扩束单元(302)用于将入射到激光光束的光斑面积增大，以使经由所述照明单元(303)入射到所述光学引擎阵列的入射面的激光光束，能够完全覆盖所述光学引擎阵列的入射面；所述照明单元(303)接收由所述扩束单元(302)处理后的激光光束，再对入射的激光光束光斑的每一点的能量进行均匀处理，所述光学引擎阵列安装在所述移动平台(306)的上方，用于接收经由所述照明单元(303)处理后的激光光束，并生成曝光所需的曝光图案(700)，所述移动平台(306)安装在稳定的平台上，用于移动涂覆有光刻胶层的所述基板(305)，所述光学引擎阵列出射的激光光束照射到所述光刻胶层上，将该曝光图案转换到所述基板(305)上，所述光学引擎阵列为由N个光学引擎(304)排列成的一维阵列，N为自然数，且N大于或等于1，所述曝光图案(700)中的单位像素点(701)中能够引起光刻胶吸收聚合的激光焦点区域(702)的区域范围与空间体积为λ3所照射到所述基板(305)上对应的平面区域范围以及光刻胶的性质有关，λ为激光光束的波长。
2.如权利要求1所述的双光子无掩膜曝光系统，其特征在于，所述扩束单元(302)包括第一平行光栅(312)和第二平行光栅(322)，所述第一平行光栅(312)设置在由所述导光光纤(321)输出的所述激光光束的下游光路上，用于将所述光源(301)输出的激光光束进行扩束；所述第二平行光栅(322)设置在经由所述第一平行光栅(312)扩束后的激光光束的下游光路上，且与所述第一平行光栅(312)平行，用于将经由所述第一平行光栅(312)扩束后的激光光束进行准直，所述第一平行光栅(312)与从所述导光光纤(321)输出的激光光束的角度以及所述第一平行光栅(312)与所述第二平行光栅(322)之间的间距根据从所述导光光纤(321)输出的激光光束的光斑大小和波长进行调整，使从所述导光光纤(321)输出的激光光束全部都能够经由所述扩束单元(302)扩束处理。
3.如权利要求1所述的双光子无掩膜曝光系统，其特征在于，所述光学引擎(304)包括空间光调制器(314)和透镜组(324)，所述空间光调制器(314)用于将一束入射激光光束分成若干独立的子光束，所有的子光束形成光束阵列，其中的每一束子光束经由所述透镜组(324)中相应的透镜进行成像，获得有序排列的二维焦点阵列，该二维焦点阵列为所述曝光图案(700)，所述二维焦点阵列中每一个焦点的光场强度一致。
4.如权利要求1至3中任一项所述的双光子无掩膜曝光系统，其特征在于，所述空间光调制器(314)为数字微反射镜，所述数字微反射镜中的每一个子单元为一个单位像素，处于打开状态的所述子单元成像得到的单位像素点(701)组成所述曝光图案(700)。
5.如权利要求4所述的双光子无掩膜曝光系统，其特征在于，所述光刻胶选用能够在紫外光区域吸收聚合的光刻胶。
6.如权利要求4所述的双光子无掩膜曝光系统，其特征在于，所述基板(305)的一侧设置所述光刻胶层，或者，两侧都设置所述光刻胶层，所述光学引擎阵列的激光输出端正对所述光刻胶层设置，对一侧或两侧的所述光刻胶曝光。
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