CN112526834A - 一种高分辨率无掩模光刻系统以及曝光方法 - Google Patents

一种高分辨率无掩模光刻系统以及曝光方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112526834A
CN112526834A CN202011496791.3A CN202011496791A CN112526834A CN 112526834 A CN112526834 A CN 112526834A CN 202011496791 A CN202011496791 A CN 202011496791A CN 112526834 A CN112526834 A CN 112526834A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
lens
condensing
imaging system
spatial
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.)
Granted
Application number
CN202011496791.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112526834B (zh
Inventor
刘鹏
陈国锋
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.)
Zhangjiagang Zhonghe Automation Technology Co ltd
Original Assignee
Zhangjiagang Zhonghe Automation Technology 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 Zhangjiagang Zhonghe Automation Technology Co ltd filed Critical Zhangjiagang Zhonghe Automation Technology Co ltd
Priority to CN202011496791.3A priority Critical patent/CN112526834B/zh
Publication of CN112526834A publication Critical patent/CN112526834A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112526834B publication Critical patent/CN112526834B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • G03F7/70383—Direct write, i.e. pattern is written directly without the use of a mask by one or multiple beams
    • G03F7/704—Scanned exposure beam, e.g. raster-, rotary- and vector scanning
    • 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
    • G03F7/70241—Optical aspects of refractive lens systems, i.e. comprising only refractive 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
    • G03F7/70308—Optical correction elements, filters or phase plates for manipulating imaging light, e.g. intensity, wavelength, polarisation, phase or image shift
    • 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
    • G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

Landscapes

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

Abstract

本发明提供了一种高分辨率无掩模光刻系统以及曝光方法，可以大幅度提高分辨率，且未增加计算复杂度，包括：曝光光源，用于产生光束；聚光镜系统，用于汇聚所述曝光光源生产的光束并将光束投射到空间光调制器上；空间光调制器，用于将投射到所述空间光调制器上的光束调制成特征图形光束后输出；第一成像系统，用于将所述空间光调制器输出的特征图形光束成像在聚光元件阵列上；聚光元件阵列，用于将特征图形光束聚集为离散的聚光斑；空间滤波器，用于对离散的聚光斑进行过滤；第二成像系统，用于将经所述空间滤波器过滤的离散的聚光斑成像于成像面上。

Description

一种高分辨率无掩模光刻系统以及曝光方法
技术领域
本发明属于无掩膜光刻曝光系统技术领域，尤其涉及一种高分辨率无掩模光刻系统以及曝光方法。
背景技术
在现代微电子学中，集成电路的制造属于精密微细加工技术，包括光刻、离子注入、刻蚀、外延生长、氧化等一系列工艺。光刻工艺指是在表面匀胶基底上，通过曝光显影等工艺将图形转移到光刻胶上的过程，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。一般的芯片制程中至少需要10次以上的光刻工序甚至更多。
传统的掩膜式光刻机为在晶圆上制造器件，需要制作多个掩模版。由于特征尺寸的减少以及对于较小特征尺寸的精度要求的原因，这些掩膜板对于生产而言成本很高，耗时很长，从而使传统的掩模型晶圆光刻制造成本越来越高，非常昂贵。
传统光刻图像的制造时，使用掩模板，通过特定的图象编码方式产生一定的空间光强和相位的调制，照明光束通过掩模板后投射到光敏感元件上。每一个掩模板配置成一个单一的图像。
在直写式的光刻系统中，特征图形由空间光调制器，如微反射镜阵列产生，这些微小镜面可以独立寻址单独受控以不同的倾斜方向反射照射的光束，以产生空间光强调制。通过光学投影元件，这些空间微反射镜阵列以一定的放大倍率β投影到光敏感元件的基底上，产生特征的构图。
采用空间光调制器的无掩模光刻系统主要采用计算机控制空间光调制器精缩排版曝光。最主要问题是分辨率较低，即使对图形边缘进行灰度处理和控制等增强方法，改善效果有限，难以成倍提高分辨率，而且算法复杂，运算量庞大。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种高分辨率无掩模光刻系统以及曝光方法，可以大幅度提高分辨率，且未增加计算复杂度。
其技术方案是这样的：一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：包括顺序设置的：
曝光光源，用于产生光束；
聚光镜系统，用于汇聚所述曝光光源生产的光束并将光束投射到空间光调制器上；
空间光调制器，用于将投射到所述空间光调制器上的光束调制成特征图形光束后输出；
第一成像系统，用于将所述空间光调制器输出的特征图形光束成像在聚光元件阵列上；
聚光元件阵列，用于将特征图形光束聚集为离散的聚光斑；
空间滤波器，用于对离散的聚光斑进行过滤；
第二成像系统，用于将经所述空间滤波器过滤的离散的聚光斑成像于成像面上。
进一步的，所述成像面位于基板的感光膜层上，所述基板通过真空吸附装置吸附于移动工作台上。
进一步的，所述第一成像系统和所述第二成像系统采用远心镜头。
进一步的，所述空间光调制器包括DMD、LCOS和光栅光阀阵列中的任意一种。
进一步的，所述聚光元件阵列中的聚光元件包括衍射元件，位相元件中的任意一种。
进一步的，在垂直于扫描方向，多个所述高分辨率无掩模光刻系统并排排列，用于增加扫描宽度。
进一步的，所述聚光元件阵列的方向与移动工作台的扫描方向有偏角θ，满足如下公式：
Tan(θ)＝m/Ncell
其中m为正整数，Ncell为聚光元件阵列X方向和Y方向的单元间距相等时，聚光元件阵列在接近扫描方向上阵列单元的数量。
进一步的，所述系统满足如下公式：
f＜Pl2/(1.22λ)
其中，f为聚光元件阵列中聚光元件的等效焦距，Pl为聚光元件阵列的间距，λ为曝光波长；
所述系统满足如下公式：
0.05＜1.22λ×f/Pl2＜1
其中，f为聚光元件阵列中聚光元件的等效焦距，Pl为聚光元件阵列的间距，λ为曝光波长。
进一步的，所述第一成像系统满足关系式
0.5<β1<2
其中β1＝Pl/Pd，β1为第一成像系统倍率，Pl为聚光元件阵列的间距,Pd为空间光调制器的单元阵列的间距。
进一步的，所述第二成像系统包括从物面到像面，顺序设置的第一镜组，光阑，第二镜组，第三镜组，
第一镜组至少包括1个负透镜和2个正透镜，第二镜组包括至少1个负透镜和1个正透镜，第三镜组包括至少1个正透镜，
所述第二成像系统满足关系式
0.5<β2×f1/f23<2.1
0.2<f23/f3<1.8
其中，β2：第二成像系统的放大倍率，f1：第一镜组的组合焦距，f23：第二和第三镜组的组合焦距，f3：第三镜组的组合焦距。
所述第一镜组最靠近光阑的透镜为负透镜，该负透镜最靠近光阑的镜面为面向光阑的凹面；
第二镜组最靠近光阑的透镜为负透镜，该负透镜最靠近光阑的镜面为面向光阑的凹面；
第三镜组最靠近像面的正透镜的物方侧镜面为面向物面的凸面，满足关系式0.6<-β21/2×R1/R2<2.3
其中，β2：第二成像系统的放大倍率，R1为第一镜组最靠近光阑的镜面的曲率半径，R2为第二镜组最靠近光阑的镜面的曲率半径。
一种高分辨率无掩模光刻系统的曝光方法，其特征在于，包括以下步骤：
曝光光源产生光束,
聚光镜系统汇聚所述曝光光源生产的光束并将光束投射到空间光调制器上；
空间光调制器输出特征图形光束；
第一成像系统将空间光调制器输出的特征图形光束成像在聚光元件阵列上；
聚光元件阵列将特征图形光束聚集为离散的聚光斑；
空间滤波器对离散的聚光斑进行过滤；
第二成像系统将聚光斑成像于基板上；
通过移动工作台的移动，对基板进行扫描曝光。
本发明引入聚光元件阵列，使空间光调制器的光束聚集为离散的聚光斑，大幅度提高分辨率，再通过空间滤波器过滤聚光元件阵列产生的有害的杂散光和高阶衍射光，进一步提高离散的聚光斑的对比度和成像质量，再将聚光元件阵列和空间光调制器同时偏转适当的角度进行扫描，使离散的聚光斑在扫描方向均匀且合理有序分布，实现2维平面曝光，同时通过对系统中一系列的参数的控制，在扫描过程中计算空间光调制器各阵列单元与扫描位置的对应关系，确保动态扫描过程中分辨率能够得以提高。
附图说明
图1为本发明的一种高分辨率无掩模光刻系统的示意图；
图2为以往的聚光斑示意图；
图3为本发明的高分辨率无掩模光刻系统产生的聚光斑示意图；
图4为聚光元件阵列的方向与移动工作台的扫描方向有偏角的示意图；
图5为一个实施例中第二成像系统的组成示意图；
图6为第二成像系统λ＝365nm时的传递函数MTF图；
图7为第二成像系统λ＝405nm时的传递函数MTF图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
见图1，本发明的一种高分辨率无掩模光刻系统，包括顺序设置的：
曝光光源1，用于产生光束；
聚光镜系统2，用于汇聚曝光光源1生产的光束并将光束投射到空间光调制器3上；
空间光调制器3，用于将投射到空间光调制器3上的光束调制成特征图形光束后输出；
第一成像系统4，用于将空间光调制器3输出的特征图形光束成像在聚光元件阵列5上；
聚光元件阵列5，用于将特征图形光束聚集为离散的聚光斑；
空间滤波器6，用于对离散的聚光斑进行过滤；
第二成像系统7，用于将经空间滤波器6过滤的离散的聚光斑成像于成像面上。
具体在本发明的实施例中，成像面位于基板8的感光膜层上，基板8通过真空吸附装置吸附于移动工作台9上。
在本发明的一种高分辨率无掩模光刻系统中，曝光光源1发出的光经过聚光镜系统2汇聚、均匀化以后入射到空间光调制器3上，入射光经空间光调制器3调制以后通过第一成像系统4成像在聚光元件阵列5附近，再通过聚光元件阵列5聚集光束到空间滤波器6位置，由空间滤波器6过滤掉高级衍射光及杂散光，再通过第二成像系统7成像，第二成像系统7再次成像与基底表面的感光膜层位置保持一致，基板被真空吸附在移动工作台表面，通过移动工作台的移动，对基板进行扫描曝光。
具体在本发明的实施例中，空间光调制器3为可控阵列结构，可以输出特征图形，空间光调制器的特征图形转移到基板的感光膜层上，空间光调制器可以是DMD，也可以是LCOS，还可以是光栅光阀阵列，它包括一个可独立寻址和控制的像素阵列，每个像素可以对透射、反射或衍射的光线产生包括相位、灰度方向或开关状态的调制，空间光调制器3中每个单元，可以被单独控制，按照不同的频率偏转某一个固定角度，使光束发生偏转，偏转后光束方向为第一成像系统的光轴方向。
具体在本发明的实施例中，聚光元件阵列5中的聚光元件可以是衍射元件，也可以是位相元件。
具体在本发明的一个实施例中，第一成像系统4和第二成像系统7采用远心镜头，远心镜头主要用在精密光学测量系统中，由于普通光学镜头会存在一定的制约因素，如影像的变形、视角选择而造成的误差、不适当光源干扰下造成边界的不确定性等问题，进而影响测量的精度。而远心镜头能有效降低甚至消除上述问题，因此远心镜头已经成为精密光学量测系统决定性的组件，其应用领域也越来越广泛。
在本发明的实施例中，曝光光源、聚光镜系统、空间光调制器、第一成像系统、聚光元件阵列、空间滤波器、第二成像系统、基板，移动工作台组合可以是一套或者是多套拼接而成，可以是多套曝光光源、聚光镜系统、空间光调制器、第一成像系统、聚光元件阵列、空间滤波器、第二成像系统对应一套基板和移动工作台，在垂直于扫描方向，多个高分辨率无掩模光刻系统并排排列，用于增加扫描宽度，通过移动工作台的移动，对基板进行大宽度扫描曝光。
此外，在本发明的实施例中，还对高分辨率无掩模光刻系统的参数进行限定，具体包括：
如图4，所述聚光元件阵列的方向与移动工作台的扫描方向有偏角θ，满足如下公式：
Tan(θ)＝m/Ncell
其中m为正整数，Ncell为聚光元件阵列X方向和Y方向的单元间距相等时，聚光元件阵列在接近扫描方向上阵列单元的数量，这个角度θ可以均匀地弥补聚光元件的光斑较小留下的空白区域,保证每个位置有m个单元均匀扫描到。
此外，系统满足如下公式：
f＜Pl2/(1.22λ)
其中，f为聚光元件阵列中聚光元件的等效焦距，具体而言，f是衍射元件，位相元件的等效焦距，即平行光通过时，元件到聚集光束腰间的距离，Pl为聚光元件阵列的间距，λ为曝光波长，上式为提高分辨率的条件，否则可能导致分辨率降低。
此外，系统满足如下公式：
0.05＜1.22λ×f/Pl2＜1
其中，f为聚光元件阵列中聚光元件的等效焦距，Pl为聚光元件阵列的间距，λ为曝光波长，当1.22λ×f/Pl2小于0.05时，聚光元件阵列受到加工制造能力的限制聚光斑难以进一步缩小，导致难以进一步提高分辨率，1.22λ×f/Pl2大于1时，聚光元件阵列的数值孔径过小，受到衍射极限的限制聚光斑变大，分辨率难以提高，受到衍射极限的限制分辨率提高效果不明显，由于聚光元件阵列的制造精度或光束扩张角度等原因，难以进一步改善分辨率，以上范围为最佳范围。
另外，第一成像系统满足关系式：
0.5<β1<2
其中β1＝Pl/Pd，β1为第一成像系统倍率，其取正值，Pl为聚光元件阵列的间距,Pd为空间光调制器的单元阵列的间距，具体在本发明的一个实施例中，β1＝1，在满足此关系式的情况下，第一成像系统具有结构简单，畸变小的优点。
在本发明的实施例中，第二成像系统包括从物面P1到像面P2，顺序设置的第一镜组G1，光阑AS，第二镜组G2，第三镜组G3，
第一镜组G1至少包括1个负透镜和2个正透镜，第二镜组G2包括至少1个负透镜和1个正透镜，第三镜组G3包括至少1个正透镜，
第二成像系统满足关系式
0.5<β2×f1/f23<2.1
0.2<f23/f3<1.8
其中，β2：第二成像系统的放大倍率，f1：第一镜组的组合焦距，f23：第二和第三镜组的组合焦距，f3：第三镜组的组合焦距；
通过第二成像系统的上述设置，使的光学系统能够保持远心光路，同时有助于减少像面弯曲并使光学系统不会产生过大的球差，减轻整个光学系统校正球差的负担
另外，第一镜组最靠近光阑的透镜为负透镜，该负透镜最靠近光阑的镜面为面向光阑的凹面；
第二镜组最靠近光阑的透镜为负透镜，该负透镜最靠近光阑的镜面为面向光阑的凹面；
第三镜组最靠近像面的正透镜的物方侧镜面为面向物面的凸面，满足关系式0.6<-β21/2×R1/R2<2.3
其中，β2：第二成像系统的放大倍率，R1为第一镜组最靠近光阑的镜面的曲率半径，R2为第二镜组最靠近光阑的镜面的曲率半径。
上述设置的主要作用是有效地降低光学系统的珀兹伐(Petzval)和使得光学系统的像面弯曲得到良好校正；同时良好校正光学系统的初级和高级球差。
如图5所示，以下给出本发明的一个第二成像系统的具体实施例，其中：
第一镜组G1包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5；第五透镜L5为负透镜，最靠近光阑，表面9为面向光阑的凹面，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4为正透镜。
光阑AS；
第二镜组G2包括第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8；第六透镜L6为负透镜，最靠近光阑，表面11为面向光阑的凹面，第七透镜L7、第八透镜L8为正透镜，
第三镜组G3包括第九透镜L9、第10透镜L10：第九透镜L9、第10透镜L10为正透镜；正透镜第10透镜L10的表面18为面向物方的凸面。
在该实施例中，第二成像系统为折射光学系统，第二成像系统倍率β2＝2，物方有效视场：14×10.5mm，物方最大像高Hy1＝8.75，曝光波长；λ＝365nm和λ＝405nm，适用于二个波长，元件的光学参数如表1所示。
Figure BDA0002842391920000081
Figure BDA0002842391920000091
表1
其具体参数如下：R1＝10.65978，R2＝-13.40913，-β21/2×R1/R2＝1.12，f1＝32.05，f23＝64.34，β2×f1/f23＝1.01，f3＝108.3，f23/f3＝0.594，
阿贝数：vd＝(nd－1)/(nF－nC)，体现光学材料的色散程度的常数，nF为波長486nm的F线折射率，nd为波長587nm的d线折射率，nC为波長656nm的C线折射率；
图6为第二成像系统λ＝365nm时的传递函数MTF图，图7为第二成像系统λ＝405nm时的传递函数MTF图，从图中的曲线可以看出，具有代表性的0.5视场，0.75视场和最大视场的MTF值已经非常接近衍射极限值。衍射极限是指一个理想物点经光学系统成像时，由于物理光学的光的衍射的限制，不可能得到理想像点，而是得到一个夫朗和费衍射像，这个衍射像是物理光学的衍射极限，即最大值。
另外，在本发明的实施例中，还提供了一种高分辨率无掩模光刻系统的曝光方法，包括以下步骤：
曝光光源产生光束,
聚光镜系统汇聚所述曝光光源生产的光束并将光束投射到空间光调制器上；
空间光调制器输出特征图形光束；
第一成像系统将空间光调制器输出的特征图形光束成像在聚光元件阵列上；
聚光元件阵列将特征图形光束聚集为离散的聚光斑；
空间滤波器对离散的聚光斑进行过滤；
第二成像系统将聚光斑成像于基板上，
通过移动工作台的移动，对基板进行扫描曝光。
本发明引入聚光元件阵列，使空间光调制器的光束聚集为离散的聚光斑，大幅度提高分辨率，再将聚光元件阵列和空间光调制器同时偏转适当的角度进行扫描，使离散的聚光斑在扫描方向均匀且合理有序分布，实现2维平面曝光，同时通过对系统中一系列的参数的控制，在扫描过程中计算空间光调制器各阵列单元与扫描位置的对应关系，确保动态扫描过程中分辨率能够得以提高，如图2为以往的聚光斑示意图，图3为本发明的聚光斑示意图，对比图2和图3，通过本发明的系统，得到的聚光斑更加汇聚，分辨率能够得以提高。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：包括顺序设置的：
曝光光源，用于产生光束；
聚光镜系统，用于汇聚所述曝光光源生产的光束并将光束投射到空间光调制器上；
空间光调制器，用于将投射到所述空间光调制器上的光束调制成特征图形光束后输出；
第一成像系统，用于将所述空间光调制器输出的特征图形光束成像在聚光元件阵列上；
聚光元件阵列，用于将特征图形光束聚集为离散的聚光斑；
空间滤波器，用于对离散的聚光斑进行过滤；
第二成像系统，用于将经所述空间滤波器过滤的离散的聚光斑成像于成像面上。
2.根据权利要求1所述的一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：所述成像面位于基板的感光膜层上，所述基板通过真空吸附装置吸附于移动工作台上。
3.根据权利要求1所述的一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：所述第一成像系统和所述第二成像系统采用远心镜头。所述空间光调制器包括DMD、LCOS和光栅光阀阵列中的任意一种；所述聚光元件阵列中的聚光元件包括衍射元件，位相元件中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：在垂直于扫描方向，多个所述高分辨率无掩模光刻系统并排排列，用于增加扫描宽度。
5.根据权利要求1所述的一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：所述聚光元件阵列的方向与移动工作台的扫描方向有偏角θ，满足如下公式：
Tan(θ)＝m/Ncell
其中m为正整数，Ncell为聚光元件阵列X方向和Y方向的单元间距相等时，聚光元件阵列在接近扫描方向上阵列单元的数量。
6.根据权利要求1所述的一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：所述系统满足如下公式：
f＜Pl2/(1.22λ)
其中，f为聚光元件阵列中聚光元件的等效焦距，Pl为聚光元件阵列的间距，λ为曝光波长；
所述系统满足如下公式：
0.05＜1.22λ×f/Pl2＜1
其中，f为聚光元件阵列中聚光元件的等效焦距，Pl为聚光元件阵列的间距，λ为曝光波长。
7.根据权利要求1所述的一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：所述第一成像系统满足关系式
0.5<β1<2
其中β1＝Pl/Pd，β1为第一成像系统倍率，Pl为聚光元件阵列的间距,Pd为空间光调制器的单元阵列的间距。
8.根据权利要求1所述的一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：所述第二成像系统包括从物面到像面，顺序设置的第一镜组，光阑，第二镜组，第三镜组，第一镜组至少包括1个负透镜和2个正透镜，第二镜组包括至少1个负透镜和1个正透镜，第三镜组包括至少1个正透镜，
所述第二成像系统满足关系式
0.5<β2×f1/f23<2.1
0.2<f23/f3<1.8
其中，β2：第二成像系统的放大倍率，f1：第一镜组的组合焦距，f23：第二和第三镜组的组合焦距，f3：第三镜组的组合焦距。
9.根据权利要求8所述的一种高分辨率无掩模光刻系统，其特征在于：所述第一镜组最靠近光阑的透镜为负透镜，该负透镜最靠近光阑的镜面为面向光阑的凹面；第二镜组最靠近光阑的透镜为负透镜，该负透镜最靠近光阑的镜面为面向光阑的凹面；第三镜组最靠近像面的正透镜的物方侧镜面为面向物面的凸面，满足关系式
0.6<-β21/2×R1/R2<2.3
其中，β2为第二成像系统的放大倍率，R1为第一镜组最靠近光阑的镜面的曲率半径，R2为第二镜组最靠近光阑的镜面的曲率半径。
10.一种高分辨率无掩模光刻系统的曝光方法，其特征在于，包括以下步骤：
曝光光源产生光束；
聚光镜系统汇聚所述曝光光源生产的光束并将光束投射到空间光调制器上；
空间光调制器输出特征图形光束；
第一成像系统将空间光调制器输出的特征图形光束成像在聚光元件阵列上；
聚光元件阵列将特征图形光束聚集为离散的聚光斑；
空间滤波器对离散的聚光斑进行过滤；
第二成像系统将聚光斑成像于基板上；
通过移动工作台的移动，对基板进行扫描曝光。
CN202011496791.3A 2020-12-17 2020-12-17 一种高分辨率无掩模光刻系统以及曝光方法 Active CN112526834B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011496791.3A CN112526834B (zh) 2020-12-17 2020-12-17 一种高分辨率无掩模光刻系统以及曝光方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011496791.3A CN112526834B (zh) 2020-12-17 2020-12-17 一种高分辨率无掩模光刻系统以及曝光方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112526834A true CN112526834A (zh) 2021-03-19
CN112526834B CN112526834B (zh) 2022-09-30

Family

ID=75001111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011496791.3A Active CN112526834B (zh) 2020-12-17 2020-12-17 一种高分辨率无掩模光刻系统以及曝光方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112526834B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115248538A (zh) * 2022-09-22 2022-10-28 之江实验室 一种dmd无掩膜光刻机的投影物镜镜头

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1637589A (zh) * 2003-12-26 2005-07-13 富士胶片株式会社 图像曝光方法和装置
US20130057843A1 (en) * 2010-10-14 2013-03-07 Lg Electronics Inc. Maskless exposure apparatus including spatial filter having phase shifter pattern and exposure method
CN207833219U (zh) * 2018-02-05 2018-09-07 中山新诺科技股份有限公司 采用mla技术的超高精度3d打印的光路系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1637589A (zh) * 2003-12-26 2005-07-13 富士胶片株式会社 图像曝光方法和装置
US20130057843A1 (en) * 2010-10-14 2013-03-07 Lg Electronics Inc. Maskless exposure apparatus including spatial filter having phase shifter pattern and exposure method
CN207833219U (zh) * 2018-02-05 2018-09-07 中山新诺科技股份有限公司 采用mla技术的超高精度3d打印的光路系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115248538A (zh) * 2022-09-22 2022-10-28 之江实验室 一种dmd无掩膜光刻机的投影物镜镜头
CN115248538B (zh) * 2022-09-22 2022-12-27 之江实验室 一种dmd无掩膜光刻机的投影物镜镜头

Also Published As

Publication number Publication date
CN112526834B (zh) 2022-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100506497B1 (ko) 조명장치, 그것을 이용한 노광장치 및 디바이스 제조방법
US8520291B2 (en) Illumination optical system, exposure apparatus, and device manufacturing method
JPH05217855A (ja) 露光用照明装置
JP2007158225A (ja) 露光装置
US7518707B2 (en) Exposure apparatus
US6606195B2 (en) Optical unit and optical instrument having the same
JPH09325275A (ja) 照明装置及びそれを用いた投影露光装置
US20020171944A1 (en) Condenser optical system and illumination optical apparatus provided with the optical system
CN112526834B (zh) 一种高分辨率无掩模光刻系统以及曝光方法
US6600550B1 (en) Exposure apparatus, a photolithography method, and a device manufactured by the same
US7242457B2 (en) Exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method using the same
JP2004363448A (ja) 露光装置
CN112415866B (zh) 一种能够高效曝光的无掩模光刻系统
US6930757B2 (en) Managing method of exposure apparatus, managing method of mask, exposure method, and manufacturing method of semiconductor device
CN112526832B (zh) 一种高分辨率的无掩模光刻系统
JP2007158224A (ja) 露光方法
KR100582816B1 (ko) 조명광학계 및 이것을 지닌 노광장치
US10459343B2 (en) Illumination device
JP7336922B2 (ja) 露光装置及び物品の製造方法
WO2023282208A1 (ja) パターン露光装置、デバイス製造方法、及び露光装置
JP4950795B2 (ja) 露光装置、デバイス製造方法及び補正方法
CN109307987B (zh) 曝光装置和物品制造方法
JP2004289172A (ja) 照明光学系、それを用いた露光装置及びデバイス製造方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant