CN111427236A - 一种多光束光掩膜板曝光系统 - Google Patents

一种多光束光掩膜板曝光系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111427236A
CN111427236A CN201910019432.XA CN201910019432A CN111427236A CN 111427236 A CN111427236 A CN 111427236A CN 201910019432 A CN201910019432 A CN 201910019432A CN 111427236 A CN111427236 A CN 111427236A
Authority
CN
China
Prior art keywords
exposure system
prism
writing
light
stripe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910019432.XA
Other languages
English (en)
Inventor
陈新晋
唐光亚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SiEn Qingdao Integrated Circuits Co Ltd
Original Assignee
SiEn Qingdao Integrated Circuits Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SiEn Qingdao Integrated Circuits Co Ltd filed Critical SiEn Qingdao Integrated Circuits Co Ltd
Priority to CN201910019432.XA priority Critical patent/CN111427236A/zh
Publication of CN111427236A publication Critical patent/CN111427236A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70075—Homogenization of illumination intensity in the mask plane by using an integrator, e.g. fly's eye lens, facet mirror or glass rod, by using a diffusing optical element or by beam deflection
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/7015—Details of optical elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70258—Projection system adjustments, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of projection system
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70325—Resolution enhancement techniques not otherwise provided for, e.g. darkfield imaging, interfering beams, spatial frequency multiplication, nearfield lenses or solid immersion lenses
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70383—Direct write, i.e. pattern is written directly without the use of a mask by one or multiple beams

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

本发明提供一种多光束光掩膜板曝光系统，在所述曝光系统中设置至少一个双折射偏光棱镜，从而可以使得一道光束被分离成具有一定分离角γ的两道光束，提高了对光掩膜板曝光和写入的速度，提高了生产效率、降低了生产成本。其中，所述双折射偏光棱镜包括渥拉斯顿棱镜。本发明还提供了一种采用上述曝光系统对光掩膜板进行写入的方法，具备上述技术效果。

Description

一种多光束光掩膜板曝光系统
技术领域
本发明涉及一种光掩膜板曝光系统，具体涉及一种多光束光掩膜板曝光系统。
背景技术
光刻技术是集成电路制造中普遍采用的技术。光刻技术是指在光照作用下，借助光致抗蚀剂将光掩膜板上的图形转移到基片上的技术。图1为一种常见的光刻机系统，其包括如下几个主要的部分：光源101，透镜组102，光掩膜板103，聚光透镜104，晶圆105。最初的两代光刻机采用汞灯产生的436nm g-line和365nm i-line作为光刻光源，第三代光刻机采用248nm的KrF准分子激光作为光源；而第四代光刻机采用193nm的ArF准分子激光，将最小制程一举提升至65nm的水平。1-4代光刻机使用的光源都属于深紫外光，而第五代EUV光刻机使用的则是13.5nm波长的极紫外光。聚光透镜104可以将光掩膜板103上的图案缩小数倍以在晶圆105上刻画出相同的图案，即不同光刻机具有不同的成像比例，有5：1，也有4：1。
光掩膜板103的制备方法包括将设计好的电路图案数据转换成曝光工具的文件格式，曝光工具根据上述文件中的信息来进行曝光以得到光掩膜板103。光掩膜板曝光一般称为写入，目前有两种写入方式，即电子束写入和激光写入。采用激光写入方式优势是速度快、效率高，但精度不如电子束扫描方式；而采用电子束写入图形，虽然精度高，但写入速度慢，生产效率低。在激光写入系统中，激光光源包括He-Ne激光器、Ar激光器等。目前的激光写入系统通常采用单光束光栅扫描系统。光掩膜板103通常采用高硬度、高透光率的石英玻璃作为基板，并在其上形成Cr或Cr的氧化物作为遮光材料。
现有技术中的激光束光掩膜板曝光系统(或激光束光掩膜板写入器)如图2所示，其包括一个激光发生器201。由激光发生器201发出的激光被分束器202分成32束独立的光束，其中，激光的波长包括364nm。可以在激光发生器201之后设置一个衰减器以调整激光束从而得到合适的能量。在分束器202之后设置一个调制器203以调制激光束能量，其中，调制器203可以为声光调制器AOM(acoustic optical modulator)。激光束光掩膜板曝光系统还包括多角镜(或多面镜)204，多角镜204可以将光束偏转从而进入聚光透镜组208，并同步数据时钟信号和载物台205的运动。其中，数据时钟信号以位图的方式实现，有光束的时候存在数据而没有光束的时候则为空白(即无数据)。载物台205的移动由激光干涉仪206进行控制，其中，激光干涉仪206的精度为λ/32。在载物台205上放置有待写入的光掩膜板207。在多角镜204之前还设置有变焦光学器件209，多角镜204接受来自变焦光学器件209出射的光束。为了控制调制器203，还设置有光栅化引擎212。所述曝光系统还包括转向反射镜211，其对光束进行偏转反射。所述曝光系统还包括传感器光学器件213，其接收来自聚光透镜组208的光信号。所述曝光系统还包括一个图像传输系统210，图像传输系统210与转向反射镜211、变焦光学器件209、多角镜204、传感器光学器件213、载物台205、激光干涉仪206等进行信号的交互。
图3示出了现有技术中激光写入的方法。如图3(a)所示，设载物台的移动方向为沿X轴方向，而光束偏移的方向为沿Y轴方向，故而光束偏移的方向与载物台的移动方向相互垂直。通常情况下，6英寸的光掩膜板具有5英寸的图案布置区域。为了方便写入，图案布置区域被分割成很多个写入条带，例如图3(a)示意性地分成了#1-#18号条带。这些条带的宽度方向与载物台的移动方向平行，即条带的宽度方向沿X轴方向，而条带的高度方向沿Y轴方向。每一个条带的宽度方向上包含了沿X轴方向的32768个地址单元，而每一个条带的高度方向上包含了沿Y轴方向的1024个地址单元。也就是说，条带被分解成许多条扫描线，每条扫描线的宽度基本上与特征寻址单元相似。写入的顺序以条带的序号从小到大进行写入，如图3(b)所示，写入的起始位置为图案布置区域的左下角，而写入的终止位置为图案布置区域的右上角，对应于图3(a)中条带的序号从1到18的顺序进行写入。其中，每个圆圈代表了激光束的光斑大小，在L形图案区域激光束开启并进行写入，而在其他区域激光束则关闭。
图4示出了现有技术中激光束的各种地址单元。图4(a)为激光束进行光栅扫描时的一个地址单元，每个圆形图案均代表激光束的光斑大小，一个地址单元被定义为一个光斑大小。一个地址单元也可以被定义为光斑大小的一半。在正常的扫描方法中形成的正常网格中，激光束的光斑之间彼此相邻但是并不相互覆盖，这种情况下形成的图像的边缘粗糙度相对较大，如图4(b)上图所示。为了解决这一问题，即为了更好地控制尺寸和图案边缘粗糙度，可以使用双程填隙曝光甚至四程扫描方法。如图4(b)下图所示，采用双程填隙曝光方法时激光束在第二程扫描时的光斑与第一程扫描时的光斑之间有半个光斑大小的位移，从而使得第二程扫描时的光斑能够对第一程扫描时的光斑之间的空白区域进行写入并以此形成填隙网格。
图5示出了现有技术中的多光束光掩膜板写入器，其是一种电子束曝光工具。如图5所示，多光束光掩膜板写入器包括电子枪501，聚集透镜502，投影透镜503，副偏转器504，主偏转器505，物镜506，形状光栅阵列(SAA)507，空白光栅阵列(BAA)508。多光束电子束经上述各透镜及偏转器之后在光掩膜板上形成一个光束阵列509，所述光束阵列509的大小与写入条带的宽度相同。上述写入器虽然采用多光束进行写入，大大提高了光掩膜板的制备效率，但是其仍然采用电子束作为光源，其写入速度相对激光束而言仍然存在写入速度慢，生产效率低的缺陷。
综上所述，现有的光掩膜板写入器通常为单光束掩膜板写入器，存在曝光慢、写入速度慢的问题，而目前的多光束掩膜板写入器采用电子束作为光源，同样存在写入速度慢、生产效率低的缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种多光束光掩膜板曝光系统，以解决现有技术中光掩膜板曝光系统写入速度慢、生产效率低的问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种多光束光掩膜板曝光系统，所述曝光系统至少包含：
光源，所述光源用于发射曝光光束；
一个高频调制器，
至少一个双折射偏光棱镜，
至少一个变焦光学器件，以及
至少两个多角镜；
其中，在所述光源后依次设置所述高频调制器、所述双折射偏光棱镜、所述变焦光学器件和所述多角镜；在所述光路中，所述双折射偏光棱镜设置在所述变焦光学器件与所述高频调制器之间，所述多角镜设置在所述变焦光学器件之后，从所述双折射偏光棱镜一面入射的一道光束经过所述双折射偏光棱镜之后成为具有一定分离角的两道光束，所述两个多角镜分别接收从所述双折射偏光棱镜出射的具有一定分离角的所述两道光束。
优选的是，在所述曝光系统中，所述双折射偏光棱镜选自如下棱镜中的其中一种：渥拉斯顿棱镜、双渥拉斯顿棱镜、尼科耳棱镜、格兰-傅科棱镜、格兰-汤普森棱镜、洛匈棱镜、塞那蒙特棱镜。
优选的是，在所述曝光系统中，在所述多角镜之后还设置有缩影镜头，所述缩影镜头为旋转飞轮式缩影镜头。
在本发明中，缩影镜头为旋转飞轮式缩影镜头，其具有数个不同倍率的物镜，从而可以使一套曝光系统具有不同的缩小倍率，大大提高了曝光系统的适用范围。
优选的是，在所述曝光系统中，所述光源为激光器，所述激光器包括He-Ne激光器或Ar激光器。
优选的是，在所述曝光系统中，所述高频调制器为8通道声光调制器。
优选的是，在所述曝光系统中，所述双折射偏光棱镜为双渥拉斯顿棱镜，所述双渥拉斯顿棱镜包括第一三角形棱镜、第二三角形棱镜和第三三角形棱镜，所述第一三角形棱镜的斜边与所述第二三角形棱镜的其中一个腰通过胶层粘合，所述第二三角形棱镜的另一个腰与所述第三三角形棱镜的斜边通过胶层粘合。
优选的是，在所述曝光系统中，所述分离角γ由式(1)进行计算：
γ＝2sin-1((no-ne)tanδ) (1)
其中，no表示o光在所述双折射偏光棱镜中的折射率，ne表示e光在所述双折射偏光棱镜中的折射率，δ表示组成所述双折射偏光棱镜的直角三角形棱镜中的锐角角度。
优选的是，在所述曝光系统中，所述多角镜包括具有24面的多角旋转镜。
优选的是，在所述曝光系统中，所述曝光系统还包括衰减器、消象散器和分束器，所述衰减器、消象散器和分束器依次设置在所述光源后，并且位于所述光源和所述高频调制器之间。
优选的是，在所述曝光系统中，所述曝光系统还包括转向反射镜、环形镜和载物台镜，所述转向反射镜设置于所述双折射偏光棱镜和所述高频调制器之间，所述载物台镜用于放置待写入的光掩膜板，所述环形镜设置于所述载物台镜和所述多角镜之间。
优选的是，在所述曝光系统中，在所述双折射偏光棱镜与所述多角镜之间还设置有变焦光学器件。
优选的是，在所述曝光系统中，所述曝光系统还设置有光学对准系统，所述光学对准系统包括激光光源、高倍CCD、低倍CCD，其中，高倍CCD、低倍CCD接收来自激光光源的光信号并将其传送给图像采集系统。
优选的是，在所述曝光系统中，所述光学对准系统还设置有光电倍增管(PMT)，其将接收到的光信号传送给数据时序。
优选的是，在所述曝光系统中，所述曝光系统还设置有激光干涉仪，从而使得光束的扫描动作与载物台的运动同步。
在本发明提供的曝光系统中，由于在光路中设置了双折射偏光棱镜，从而使得单一光束被分成具有分离角γ的两道光束，进而使得光掩膜板的写入速度大大提高，即采用本发明提供的曝光系统可以提高生产效率、降低生产成本。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种对光掩膜板进行写入的方法，所述方法采用上述曝光系统对光掩膜板进行写入，所述方法至少包括以下步骤：
将光掩膜板的图案布置区域分割成沿光束偏移的方向交错设置的多组写入条带组，每一组所述写入条带组包括沿所述光束偏移的方向相邻设置的第一写入条带和第二写入条带，所述写入条带组宽度方向与所述曝光系统的载物台的移动方向平行；
调整光束偏移的方向与所述载物台的移动方向相互垂直，所述两道光束分别对应一组所述写入条带组中的所述第一写入条带和所述第二写入条带；
对所述写入条带组中的所述第一写入条带和所述第二写入条带同时进行写入。
优选的是，在所述方法中，在所述载物台的移动方向上设置第一列写入条带组和第二列写入条带组，第一列写入条带组和第二列写入条带组包含相同数量的所述写入条带组；交替对所述第一列写入条带组中的所述写入条带组和所述第二列写入条带组中的所述写入条带组进行写入。
在本发明提供的曝光系统中，由于在光路中设置了双折射偏光棱镜，从而使得单一光束被分成具有分离角γ的两道光束，实现了在同一时间内对至少两个条带进行写入，从而可以使得光掩膜板的写入速度至少提高一倍，进而使得光掩膜板的写入速度大大提高，即采用本发明提供的曝光系统可以提高生产效率、降低生产成本。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1显示为现有技术中的光刻机系统示意图。
图2显示为现有技术中的激光束光掩膜板曝光系统示意图。
图3显示为现有技术中的激光写入的方法示意图。
图4显示为现有技术中的激光束的地址单元示意图。
图5显示为现有技术中的多光束光掩膜板写入器示意图。
图6显示为本发明中的多光束光掩膜板曝光系统的示意图。
图7显示为本发明中的渥拉斯顿棱镜的原理示意图。
图8显示为本发明中的渥拉斯顿棱镜的具体结构示意图。
图9显示为本发明中的多光束光掩膜板曝光系统的写入方法示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明的一个示例说明一种多光束光掩膜板曝光系统，在光源后设置一个双折射偏光棱镜从而得到具有多光束的光掩膜板曝光系统。如图6所示，上述曝光系统包括光源801，衰减器802，消象散器803，分束器804，高频调制器805，转向反射镜806，双折射偏光棱镜807，两个多角镜808，缩影镜头809，环形镜810，载物台镜812。
其中，光源801可以为激光器，包括He-Ne激光器、Ar激光器等。高频调制器805为开关控制器，高频调制器805可以是声光调制器(AOM)。
在一个具体的实施例中，高频调制器805可包括4个通道，每个通道容纳4束光束，故而可以容纳16束光束。在一个具体的实施例中，高频调制器805可包括8个通道，每个通道容纳4束光束，故而可以容纳32束光束。在一个具体的实施例中，高频调制器805可包括16个通道，每个通道容纳4束光束，故而可以容纳64束光束。在一个具体的实施例中，高频调制器805可包括32个通道，每个通道容纳4束光束，故而可以容纳128束光束。
在一个具体实施例中，转向反射镜806可采用包括压电控制的转向反射镜。在一个具体的实施例中，通过扫描时序修仪(scan timing correction)820来控制高频调制器805。
双折射偏光棱镜807可以将一束光分成具有分离角γ的两束光，所述双折射偏光棱镜807可选自如下棱镜中的其中一种：渥拉斯顿棱镜(W.H.Wollaston prisms)、双渥拉斯顿棱镜(Double Wollaston prisms)、尼科耳棱镜(W.Nicol prisms)、格兰-傅科棱镜(Glan-Foucault prisms)或格兰-汤普森棱镜(Glan-Thompson prisms)、洛匈棱镜(Rochonprisms)、塞那蒙特棱镜(Senarmont prisms)。
从双折射偏光棱镜807出射的两束光分别进入两个多角镜808中的其中一个。在一个具体的实施例中，多角镜808可以是具有24个面的多角旋转镜。被两个多角镜808反射的光束进入缩影镜头809中。在本发明中，缩影镜头809为旋转飞轮式缩影镜头，其具有数个不同倍率的物镜，从而可以使一套曝光系统具有不同的缩小倍率，大大提高了曝光系统的适用范围。在缩影镜头809中部位置还设置有环形镜810。从缩影镜头809出射的光束射到空白光掩膜板811上，从而可以得到预期的光掩膜板。在双折射偏光棱镜807与多角镜808之间还设置有变焦光学器件819。
所述曝光系统还设置有光学对准系统，所述光学对准系统包括激光光源814、高倍CCD 815、低倍CCD 816，其中，高倍CCD 815、低倍CCD 816接收来自激光光源814的光信号并将其传送给图像采集系统817。所述光学对准系统还设置有光电倍增管(PMT)818，其将接收到的光信号传送给数据时序。所述曝光系统还设置有激光干涉仪813，从而使得光束的扫描动作与载物台的运动同步。
在本发明提供的曝光系统中，由于在光路中设置了双折射偏光棱镜807，从而使得单一光束被分成具有分离角γ的两道光束，从而使得光掩膜板811的写入速度大大提高，即采用本发明提供的曝光系统可以提高生产效率、降低生产成本。
实施例二
本发明提供一种多光束光掩膜板曝光系统，所述曝光系统为实施例一所述的曝光系统，在光源后设置至少一个渥拉斯顿棱镜从而得到具有多光束的光掩膜板曝光系统。
作为示例，如图7所示，渥拉斯顿棱镜可以包括两块等边的直角三角形棱镜，第一直角三角形棱镜601和第二直角三角形棱镜602，第一直角三角形棱镜601和第二直角三角形棱镜602可以粘合起来形成一个正方形结构，且第一直角三角形棱镜601和第二直角三角形棱镜602的光轴互相垂直。当自然光进入第一直角三角形棱镜601时，o光的振动方向垂直于光轴而e光的振动方向平行于光轴，也就是说，虽然o光和e光两束光的传播方向相同，但是由于它们的折射率不同，其波阵面已经分开，成为两束线偏振光。而在第一直角三角形棱镜601和第二直角三角形棱镜602的界面上，两束光的入射角都为45°。在第二直角三角形棱镜602中，向上偏转的光为o光，其振动方向位于纸面内；向下偏转的光为e光，其振动方向垂直于纸面，o光和e光分离成一定的夹角。o光和e光从空气界面上进一步发生折射，夹角又增加，形成两束分得很开的线偏振光。o光和e光从第二直角三角形棱镜602出射后两束光之间的夹角γ(或分离角)可用式(1)表示如下：
γ＝2sin-1((no-ne)tanδ) (1)
其中，no表示o光在直角三角形棱镜中的折射率，ne表示e光在直角三角形棱镜中的折射率，δ表示直角三角形棱镜中的锐角角度。商用的渥拉斯顿棱镜的分离角从15°到45°不等。
将渥拉斯顿棱镜安排在激光式光掩膜板写入机的光路中，产生两束可曝写的激光，形成多光束写入系统，可以增加曝光的速度，从而提高生产效率而降低生产成本。
作为示例，如图8(a)所示，渥拉斯顿棱镜也可以由天然方解石晶体制成，所述方解石晶体是主要成分为CaCO3的斜方六面体结晶。渥拉斯顿棱镜包括两块正交的第一方解石棱镜701和第二方解石棱镜702，第一方解石棱镜701和第二方解石棱镜702是截面为直角三角形的棱镜，第一方解石棱镜701的斜边和第二方解石棱镜702的斜边可以使用胶层703粘合起来，上述两个直角三角形棱镜具有相互垂直的光轴。一束光从渥拉斯顿棱镜的一面入射后，在与所述渥拉斯顿棱镜的一面相对的一面会出射两束相互分离的线偏振光束，而两个线偏振光束具有相互垂直的极化方向。
胶层703可以是树脂胶，例如聚酯、环氧树脂、氨甲酸乙酯类的胶合剂。胶层703的厚度可以调整，从而使得入射光的一半被反射而另一半被透射，这是因为树脂类的胶层会使光形成内部反射，这对某些特定波长的光束是有效的。
实施例三
本发明提供一种多光束光掩膜板曝光系统，所述曝光系统为实施例一所述的曝光系统，在光源后设置至少一个渥拉斯顿棱镜从而得到具有多光束的光掩膜板曝光系统。在另一个具体的实施例中，在曝光系统中也可以采用双渥拉斯顿棱镜。如图8(b)所示，双渥拉斯顿棱镜包括三片等腰三角形棱镜，三片等腰三角形棱镜分别为第一三角形棱镜711、第二三角形棱镜712、第三三角形棱镜713，其中第一三角形棱镜711和第三三角形棱镜713为等腰直角三角形棱镜，而第二三角形棱镜712的两个腰的长度与第一三角形棱镜711和第三三角形棱镜713的斜边相等，第二三角形棱镜712的斜边等于第一三角形棱镜711和第三三角形棱镜713的直角边的两倍。
入射光从双渥拉斯顿棱镜一面入射后，在相对的另一面出射时o光和e光之间的夹角γ(或分离角)比仅使用两个直角三角形棱镜的渥拉斯顿棱镜的分离角更大。
所述第一三角形棱镜的斜边与所述第二三角形棱镜的其中一个腰通过胶层粘合，所述第二三角形棱镜的另一个腰与所述第三三角形棱镜的斜边通过胶层粘合，即在第一三角形棱镜711和第二三角形棱镜712的界面处、以及第二三角形棱镜712和第三三角形棱镜713的界面处可以设置有胶层，上述胶层可以是树脂胶，例如聚酯、环氧树脂、氨甲酸乙酯类的胶合剂。胶层的厚度可以调整，从而使得入射光的一半被反射而另一半被透射，这是因为树脂类的胶层会使光形成内部反射，这对某些特定波长的光束是有效的。
实施例四
本发明的一个示例说明一种多光束光掩膜板曝光系统，在光源后设置多个双折射偏光棱镜从而得到具有多光束的光掩膜板曝光系统。如图6所示，上述曝光系统包括光源801，衰减器802，消象散器803，分束器804，高频调制器805，转向反射镜806，两个双折射偏光棱镜807，四个多角镜808，缩影镜头809，环形镜810，载物台镜812。
其中，光源801可以为激光器，包括He-Ne激光器、Ar激光器等。高频调制器805为开关控制器，高频调制器805可以是声光调制器(AOM)。
在一个具体的实施例中，高频调制器805可包括4个通道，每个通道容纳4束光束，故而可以容纳14束光束。在一个具体的实施例中，高频调制器805可包括8个通道，每个通道容纳4束光束，故而可以容纳32束光束。在一个具体的实施例中，高频调制器805可包括16个通道，每个通道容纳4束光束，故而可以容纳64束光束。在一个具体的实施例中，高频调制器805可包括32个通道，每个通道容纳4束光束，故而可以容纳128束光束。
在一个具体实施例中，转向反射镜806可采用包括压电控制的转向反射镜。在一个具体的实施例中，通过扫描时序修仪(scan timing correction)820来控制高频调制器805。
在一个具体实施例中，双折射偏光棱镜807可以将一束光分成具有分离角γ的两束光，所述双折射偏光棱镜807可选自如下棱镜中的其中一种：渥拉斯顿棱镜(W.H.Wollaston prisms)、双渥拉斯顿棱镜(Double Wollaston prisms)、尼科耳棱镜(W.Nicol prisms)、格兰-傅科棱镜(Glan-Foucault prisms)或格兰-汤普森棱镜(Glan-Thompson prisms)、洛匈棱镜(Rochon prisms)、塞那蒙特棱镜(Senarmont prisms)。
作为示例，以包含两个双折射偏光棱镜807多光束光掩膜板曝光系统进行说明，但本发明不限于两个双折射偏光棱镜807的情形，还包括两个以上双折射偏光棱镜807的情形。
具体来说，两个双折射偏光棱镜807可以将一束光分成具有分离角γ和分离角δ的四束光，从两个双折射偏光棱镜807出射的四束光分别进入四个多角镜808中的其中一个。在一个具体的实施例中，多角镜808可以是具有24个面的多角旋转镜。被两个多角镜808反射的光束进入缩影镜头809中。在本发明中，缩影镜头809为旋转飞轮式缩影镜头，其具有数个不同倍率的物镜，从而可以使一套曝光系统具有不同的缩小倍率，大大提高了曝光系统的适用范围。在缩影镜头809中部位置还设置有环形镜810。从缩影镜头809出射的光束射到空白光掩膜板811上，从而可以得到预期的光掩膜板。在双折射偏光棱镜807与多角镜808之间还设置有变焦光学器件819。
所述曝光系统还设置有光学对准系统，所述光学对准系统包括激光光源814、高倍CCD 815、低倍CCD 816，其中，高倍CCD 815、低倍CCD 816接收来自激光光源814的光信号并将其传送给图像采集系统817。所述光学对准系统还设置有光电倍增管(PMT)818，其将接收到的光信号传送给数据时序。所述曝光系统还设置有激光干涉仪813，从而使得光束的扫描动作与载物台的运动同步。
在实施例的曝光系统中，由于在光路中设置了双折射偏光棱镜807，从而使得单一光束被分成具有分离角γ的四道光束，从而使得光掩膜板811的写入速度大大提高，即采用本发明提供的曝光系统可以提高生产效率、降低生产成本。
实施例五
本发明还提供一种采用上述实施例一至四所述的多光束光掩膜板曝光系统对光掩膜板进行写入的方法。如图9所示，设载物台的移动方向为沿X轴方向，而光束偏移的方向为沿Y轴方向，故而光束偏移的方向与载物台的移动方向相互垂直。通常情况下，6英寸的光掩膜板具有5英寸的图案布置区域。
为了方便写入，图案布置区域被分割成很多个写入条带，例如图9示意性地分成了16个条带。这些条带的宽度方向与载物台的移动方向平行，即条带的长度方向沿X轴方向。每一个条带的宽度方向上包含了沿X轴方向的32768个地址单元，而每一个条带的高度方向上包含了沿Y轴方向的1024个地址单元。也就是说，条带被分解成许多条扫描线，每条扫描线的宽度基本上与特征寻址单元相似。如图9所示，16个条带被分成两列，每一列包含了8个条带，左列从下至上包括1-#1、2-#1、1-#3、2-#3、1-#5、2-#5、1-#7、2-#7，右列从下至上包括1-#2、2-#2、1-#4、2-#4、1-#6、2-#6、1-#8、2-#8，其中，在#号前面的数字为1的条带对应从第一多角镜出射的光束，在#号前面的数字为2的条带对应从第二多角镜出射的光束，在#号后面的数字则对应着条带写入的顺序，即，将光掩膜板的图案布置区域分割成沿光束偏移的方向交错设置的多组写入条带组，每一组所述写入条带组包括沿所述光束偏移的方向相邻设置的第一写入条带和第二写入条带，所述写入条带组宽度方向与所述曝光系统的载物台的移动方向平行；将多组写入条带组分成在所述载物台的移动方向上设置第一列写入条带组和第二列写入条带组，第一列写入条带组和第二列写入条带组包含相同数量的所述写入条带组。
采用上述多光束光掩膜板曝光系统对光掩膜板进行写入时，调整光束偏移的方向与所述载物台的移动方向相互垂直，所述两道光束分别对应一组所述写入条带组中的所述第一写入条带和所述第二写入条带，对在沿光束偏移的方向上的两个条带同时进行写入。交替对所述第一列写入条带组中的所述写入条带组和所述第二列写入条带组中的所述写入条带组进行写入以完成整个光掩膜板的写入操作。
在本发明提供的写入方法中，由于在同一时间内对至少两个条带进行写入，从而可以使得光掩膜板的写入速度至少提高一倍，故而采用本发明提供的写入方法可以提高生产效率、降低生产成本。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (16)

1.一种多光束光掩膜板曝光系统，其特征在于，所述曝光系统至少包含：
光源，所述光源用于发射曝光光束；
一个高频调制器，
至少一个双折射偏光棱镜，
至少一个变焦光学器件，以及
至少两个多角镜；
其中，在所述光源后依次设置所述高频调制器、所述双折射偏光棱镜、所述变焦光学器件和所述多角镜，且形成一光路；在所述光路中，所述双折射偏光棱镜设置在所述变焦光学器件与所述高频调制器之间，所述多角镜设置在所述变焦光学器件之后，从所述双折射偏光棱镜一面入射的一道光束经过所述双折射偏光棱镜之后成为具有一定分离角的两道光束，所述两个多角镜分别接收从所述双折射偏光棱镜出射的具有一定分离角的所述两道光束。
2.根据权利要求1所述的曝光系统，其特征在于，所述双折射偏光棱镜选自如下棱镜中的其中一种：渥拉斯顿棱镜、双渥拉斯顿棱镜、尼科耳棱镜、格兰-傅科棱镜、格兰-汤普森棱镜、洛匈棱镜、塞那蒙特棱镜。
3.根据权利要求1或2所述的曝光系统，其特征在于，在所述多角镜之后还设置有缩影镜头，所述缩影镜头为旋转飞轮式缩影镜头。
4.根据权利要求1或2所述的曝光系统，其特征在于，所述光源为激光器，所述激光器包括He-Ne激光器或Ar激光器。
5.根据权利要求1或2所述的曝光系统，其特征在于，所述高频调制器为8通道声光调制器。
6.根据权利要求1或2所述的曝光系统，其特征在于，所述双折射偏光棱镜包括双渥拉斯顿棱镜，所述双渥拉斯顿棱镜包括第一等腰三角形棱镜、第二等腰三角形棱镜和第三等腰三角形棱镜，其中所述第一等腰三角形棱镜的斜边与所述第二等腰三角形棱镜的其中一个腰贴合，所述第二等腰三角形棱镜的另一个腰与所述第三等腰三角形棱镜的斜边贴合。
7.根据权利要求1或2所述的曝光系统，其特征在于，所述分离角γ由式(1)进行计算：
γ＝2sin-1((no-ne)tanδ) (1)
其中，no表示o光在所述双折射偏光棱镜中的折射率，ne表示e光在所述双折射偏光棱镜中的折射率，δ表示组成所述双折射偏光棱镜的直角三角形棱镜中的锐角角度。
8.根据权利要求1或2所述的曝光系统，其特征在于，所述多角镜包括具有24面的多角旋转镜。
9.根据权利要求1或2所述的曝光系统，其特征在于，所述曝光系统还包括衰减器、消象散器和分束器，所述衰减器、消象散器和分束器依次设置在所述光源后，并且位于所述光源和所述高频调制器之间。
10.根据权利要求1或2所述的曝光系统，其特征在于，所述曝光系统还包括转向反射镜、环形镜和载物台镜，所述转向反射镜设置于所述双折射偏光棱镜和所述高频调制器之间，所述载物台镜用于放置待写入的光掩膜板，所述环形镜设置于所述载物台镜和所述多角镜之间。
11.根据权利要求1或2所述的曝光系统，其特征在于，在所述双折射偏光棱镜与所述多角镜之间还设置有变焦光学器件。
12.根据权利要求1或2所述的曝光系统，其特征在于，所述曝光系统还设置有光学对准系统，所述光学对准系统包括激光光源、高倍CCD和低倍CCD，其中，所述高倍CCD和低倍CCD接收来自激光光源的光信号并将其传送给图像采集系统。
13.根据权利要求13所述的曝光系统，其特征在于，所述光学对准系统还设置有光电倍增管(PMT)，其将接收到的光信号传送给数据时序。
14.根据权利要求11所述的曝光系统，其特征在于，所述曝光系统还设置有激光干涉仪，从而使得光束的扫描动作与载物台的运动同步。
15.一种采用权利要求1-14任一项所述的曝光系统对光掩膜板进行写入的方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：
将光掩膜板的图案布置区域分割成沿光束偏移的方向交错设置的多组写入条带组，每一组所述写入条带组包括沿所述光束偏移的方向相邻设置的第一写入条带和第二写入条带，所述写入条带组宽度方向与所述曝光系统的载物台的移动方向平行；
调整光束偏移的方向与所述载物台的移动方向相互垂直，所述两道光束分别对应一组所述写入条带组中的所述第一写入条带和所述第二写入条带；
对所述写入条带组中的所述第一写入条带和所述第二写入条带同时进行写入。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在所述载物台的移动方向上设置第一列写入条带组和第二列写入条带组，第一列写入条带组和第二列写入条带组包含相同数量的所述写入条带组，交替对所述第一列写入条带组中的所述写入条带组和所述第二列写入条带组中的所述写入条带组进行写入。
CN201910019432.XA 2019-01-09 2019-01-09 一种多光束光掩膜板曝光系统 Pending CN111427236A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910019432.XA CN111427236A (zh) 2019-01-09 2019-01-09 一种多光束光掩膜板曝光系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910019432.XA CN111427236A (zh) 2019-01-09 2019-01-09 一种多光束光掩膜板曝光系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111427236A true CN111427236A (zh) 2020-07-17

Family

ID=71546615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910019432.XA Pending CN111427236A (zh) 2019-01-09 2019-01-09 一种多光束光掩膜板曝光系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111427236A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112068400A (zh) * 2020-09-01 2020-12-11 浙江大学 一种实现高通量并行激光扫描直写超分辨光刻的方法和装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08194178A (ja) * 1995-01-13 1996-07-30 Hitachi Koki Co Ltd 多ビーム光走査装置
US20070171422A1 (en) * 2005-12-09 2007-07-26 Massachusetts Institute Of Technology Two-Dimensional Spectral Shearing Interferometry for Ultrafast Pulse Characterization
CN101137927A (zh) * 2003-09-23 2008-03-05 应用材料公司 用于多光束偏转和强度稳定的装置
CN101517454A (zh) * 2006-09-14 2009-08-26 3M创新有限公司 适用于加工多光子可固化光反应性组合物的光学系统
WO2017194988A1 (en) * 2016-05-10 2017-11-16 Universite De Rennes 1 Optical receiver for full-field optical quadrature demodulation
CN108604063A (zh) * 2015-11-30 2018-09-28 株式会社尼康 曝光装置、曝光系统、基板处理方法、以及元件制造装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08194178A (ja) * 1995-01-13 1996-07-30 Hitachi Koki Co Ltd 多ビーム光走査装置
CN101137927A (zh) * 2003-09-23 2008-03-05 应用材料公司 用于多光束偏转和强度稳定的装置
US20070171422A1 (en) * 2005-12-09 2007-07-26 Massachusetts Institute Of Technology Two-Dimensional Spectral Shearing Interferometry for Ultrafast Pulse Characterization
CN101517454A (zh) * 2006-09-14 2009-08-26 3M创新有限公司 适用于加工多光子可固化光反应性组合物的光学系统
CN108604063A (zh) * 2015-11-30 2018-09-28 株式会社尼康 曝光装置、曝光系统、基板处理方法、以及元件制造装置
WO2017194988A1 (en) * 2016-05-10 2017-11-16 Universite De Rennes 1 Optical receiver for full-field optical quadrature demodulation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郭永康，鲍培谛: "《光学教程》", 30 September 1989, 四川大学出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112068400A (zh) * 2020-09-01 2020-12-11 浙江大学 一种实现高通量并行激光扫描直写超分辨光刻的方法和装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7046266B1 (en) Scanner system
JP4313785B2 (ja) ヘリカル光学パルスストレッチャ
CN100521089C (zh) 光学积分器、照明光学装置、曝光装置、方法及元件制法
JP4964201B2 (ja) マイクロリソグラフィ用の高開口数投影システム
JP5935920B2 (ja) 照明光学系、露光装置、照明方法、露光方法、およびデバイス製造方法
JP6583741B2 (ja) 照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法
CN102778820A (zh) 基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统
CN102033436A (zh) 微光刻投射系统
KR101244994B1 (ko) 광학계, 노광 장치 및 노광 방법
JP4178098B2 (ja) レチクルに形成されたパターンをウェハに投影させる光学システム、ウェハにイメージを形成する方法及びパターンのイメージをウェハ上に光学的に転写する方法
CN101359215A (zh) 计算机生成的全息图元件、曝光设备以及器件制造方法
US20070222961A1 (en) Lithographic apparatus, radiation supply and device manufacturing method
JPH1184248A (ja) 反射屈折縮小光学系
JP2015513223A (ja) マイクロリソグラフィ投影露光系のチャネルの欠陥を補償するための装置及び方法
JP2006054328A (ja) 照明光学装置、露光装置及びマイクロデバイスの製造方法
CN111427236A (zh) 一种多光束光掩膜板曝光系统
KR102045133B1 (ko) 조명 광학계
KR102567116B1 (ko) 패턴 묘화 장치
CN202916586U (zh) 基于空间光调制器的无掩膜图形曝光系统
US7649676B2 (en) System and method to form unpolarized light
US7242456B2 (en) System and method utilizing a lithography tool having modular illumination, pattern generator, and projection optics portions
JP2008026695A (ja) 投影露光装置
JPH0864501A (ja) 投影光学系及びそれを備えた露光装置
KR100293910B1 (ko) 복굴절 물질을 사용한 노광장비용 광학계장치
KR100282171B1 (ko) 레이저 마커의 결상계

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200717

RJ01 Rejection of invention patent application after publication