CN112578645B - 无掩模激光直写系统及无掩模激光直写方法 - Google Patents

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Abstract

一种无掩模激光直写系统及无掩模激光直写方法，无掩模激光直写系统包括：光纤阵列，所述光纤阵列包括若干M行＊N列排布的光纤；样品台，所述样品台上适于承载待光刻工件，所述待光刻工件具有目标刻蚀版图；版图数据转化模块，版图数据转化模块适于根据光纤阵列的参数将所述目标刻蚀版图转换为模块化图形，模块化图形包括若干目标图形模块，各目标图形模块包括M行＊N列排布的若干目标图形单元，各目标图形单元包括k行＊j列排布的若干网格；控制模块，所述控制模块适于控制每根光纤输出激光束以及关断激光束，控制模块还适于控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移。所述无掩模激光直写系统能提高图形化的效率。

Description

无掩模激光直写系统及无掩模激光直写方法
技术领域
本发明涉及光刻技术领域，尤其涉及一种无掩模激光直写系统及无掩模激光直写方法。
背景技术
光刻是实现芯片加工图形转移的重要技术，光刻主要分为光学光刻和非光学光刻两大类。区别于光学光刻，非光学光刻不依赖于掩模版，可直接在待加工晶圆上形成图形，既减小了技术复杂度，又降低了芯片开发成本，故成为备受关注的下一代光刻技术。
按光刻机理的不同，非光学光刻主要分为三类：电子束直写、离子束直写以及激光直写。其中，激光直写是通过把激光束聚焦，用聚焦光斑曝光待加工晶圆上的光刻胶，以形成图形。与电子束直写和离子束直写相比，激光直写具有系统简单、单一的特点，但与电子束直写和离子束直写相似，均存在着单点扫描加工生产效率低的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中无掩图形化效率较差的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种无掩模激光直写系统，包括：光纤阵列，所述光纤阵列包括若干M行＊N列排布的光纤，M为大于或等于1的整数，N为大于或等于1的整数；样品台，所述样品台上适于承载待光刻工件，所述待光刻工件具有目标刻蚀版图；版图数据转化模块，所述版图数据转化模块适于根据光纤阵列的参数将所述目标刻蚀版图转换为模块化图形，所述模块化图形包括若干目标图形模块，各目标图形模块包括M行＊N列排布的若干目标图形单元，各目标图形单元包括k行＊j列排布的若干网格，每一根光纤适于加工每个目标图形模块中的一个目标图形单元，k为大于或等于1的整数，j为大于或等于1的整数；控制模块，所述控制模块适于控制每根光纤输出激光束以及关断激光束，所述控制模块还适于控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移。
可选的，对于同一行的任意相邻的两个目标图形单元，一个目标图形单元中第q行第g列的网格的中心至另一个目标图形单元中第q行第g列的网格的中心之间的间距等于同一行相邻光纤的中心之间的间距；对于同一列的任意相邻的两个目标图形单元，一个目标图形单元中第q行第g列的网格的中心至另一个目标图形单元中第q行第g列的网格的中心之间的间距等于同一列相邻光纤的中心之间的间距，q为大于等于1且小于或等于k的整数，g为大于等于1且小于或等于j的整数。
可选的，所述网格的形状为正方形；任一根光纤发射至待光刻工件表面的光束的直径为所述网格的边长的(2)1/2倍～2倍。
可选的，所述版图数据转化模块包括数据转化单元和信号生成单元，所述数据转化单元适于根据光纤阵列的参数将所述目标刻蚀版图转换为模块化图形；所述信号生成单元适于根据所述模块化图形生成第一信号和第二信号，第一信号和第二信号适于传输至所述控制模块；所述控制模块适于根据第一信号控制每根光纤输出激光束以及关断激光束，所述控制模块适于根据第二信号控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移。
可选的，还包括：移动装置，所述移动装置适于移动所述样品台或者光纤阵列；所述控制模块适于通过控制所述移动装置进而控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移。
可选的，所述移动装置包括：六维精调微动台，所述六维精调微动台适于带动光纤阵列或样品台移动，使光纤阵列中的每根光纤从一个网格对应的位置移动至下一个网格对应的位置；六维粗调微动台，所述六维粗调微动台适于带动光纤阵列或样品台移动，使光纤阵列从一个目标图形模块对应的位置移动至下一个目标图形模块对应的位置。
可选的，所述六维精调微动台适于实现在第一轴、第二轴和第三轴方向上具有纳米分辨率的微米行程范围的移动，以及在第一转动自由度、第二转动自由度和第三转动自由度上具有微度分辨率的毫度行程范围的转动；六维粗调微动台，所述六维粗调微动台适于实现在第一轴、第二轴和第三轴方向上具有微米分辨率的毫米行程范围的移动，以及在第一转动自由度、第二转动自由度和第三转动自由度上具有毫度分辨率的度行程范围的转动。
可选的，所述第一轴为X轴，所述第二轴为Y轴，所述第三轴为Z轴。
可选的，还包括：激光光源阵列；激光光纤耦合器阵列，所述激光光纤耦合器阵列位于所述激光光源阵列和所述光纤阵列之间；光开关矩阵，所述光开关矩阵位于所述激光光纤耦合器阵列和所述光纤阵列之间；准直与聚焦透镜矩阵，所述准直与聚焦透镜矩阵位于所述光纤阵列出光方向的一侧；所述控制模块适于通过所述光开关矩阵控制每根光纤输出激光束以及关断激光束。
可选的，所述控制模块为基于ARM、FPGA或DSP的嵌入式系统。
本发明还提供一种无掩模激光直写方法，采用本发明的无掩模激光直写系统，包括：第一步骤：提供待光刻工件，所述待光刻工件具有目标刻蚀版图；将所述待光刻工件置于所述样品台上；第二步骤：所述版图数据转化模块根据光纤阵列的参数将所述目标刻蚀版图转换为模块化图形，所述模块化图形包括若干目标图形模块，各目标图形模块包括M行＊N列排布的若干目标图形单元，各目标图形单元包括k行＊j列排布的若干网格，每一根光纤适于加工每个目标图形模块中的一个目标图形单元，k为大于或等于1的整数，j为大于或等于1的整数；第三步骤，所述控制模块控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移，使光纤阵列中的每根光纤移动至一个目标图形模块中不同目标图形单元中的单个网格对应的位置，所述控制模块控制每根光纤输出激光束或关断激光束，以使光纤阵列对每个目标图形单元中的单个网格对应的位置进行曝光；第四步骤：所述控制模块控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移，使光纤阵列中的每根光纤移动至同一个目标图形模块中不同目标图形单元中的下一个网格对应的位置，所述控制模块控制每根光纤输出激光束或关断激光束，以使光纤阵列对每个目标图形单元中的下一个网格对应的位置进行曝光；重复第四步骤，直至光纤阵列完成对一个目标图形模块的曝光；第五步骤：所述控制模块控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移，使光纤阵列移动至下一个目标图形模块对应的位置，所述控制模块控制每根光纤输出激光束或关断激光束，以使光纤阵列对下一个目标图形模块对应的位置进行曝光。
可选的，第m行第n列的光纤适于对每个目标图形模块中的第m行第n列的目标图形单元进行加工，其中m为大于等于1且小于等于M的整数，n为大于等于1且小于等于N的整数；当第m1行第n1列的光纤移动至第m1行第n1列的目标图形单元中的第q行第g列的网格时，第m2行第n2列的光纤移动至第m2行第n2列的目标图形单元中的第q行第g列的网格；其中，m1为大于等于1且小于等于M的整数，m2为大于等于1且小于等于M的整数，m1与m2不相等，n1为大于等于1且小于等于N的整数，n2为大于等于1且小于等于N的整数，n1与n2不相等。
可选的，所述版图数据转化模块包括数据转化单元和信号生成单元；所述版图数据转化模块根据光纤阵列的参数将所述目标刻蚀版图转换为模块化图形的步骤为：所述数据转化单元根据光纤阵列的参数将所述目标刻蚀版图转换为模块化图形；所述无掩模激光直写方法还包括：所述信号生成单元根据所述模块化图形生成第一信号和第二信号，并将第一信号和第二信号适于传输至所述控制模块；所述控制模块控制每根光纤输出激光束或关断激光束的步骤为：所述控制模块根据第一信号控制每根光纤输出激光束或关断激光束；所述控制模块控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移的步骤为：所述控制模块根据第二信号控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移。
可选的，所述无掩模激光直写系统还包括：移动装置；所述控制模块通过控制所述移动装置进而控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移；所述移动装置包括：六维精调微动台和六维粗调微动台；在所述第三步骤和第四步骤中，采用所述六维精调微动台带动光纤阵列或样品台移动；在所述第五步骤中，采用所述六维粗调微动台带动光纤阵列或样品台移动。
可选的，还包括：所述待光刻工件具有若干目标刻蚀版图；所述无掩模激光直写方法还包括：在执行第五步骤之后，判断是否完成上一个目标刻蚀版图的曝光；若未完成上一个目标刻蚀版图的曝光，则重复进行第五步骤，直至完成上一个目标刻蚀版图的曝光；若完成上一个目标刻蚀版图的曝光，则对下一个目标刻蚀版图继续执行第二步骤至第五步骤，直至完成对下一个目标刻蚀版图的曝光。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明技术方案提供的无掩模激光直写系统，包括：光纤阵列，所述光纤阵列包括若干M行＊N列排布的光纤，M为大于或等于1的整数，N为大于或等于1的整数；样品台，所述样品台上适于承载待光刻工件，所述待光刻工件具有目标刻蚀版图；版图数据转化模块，所述版图数据转化模块适于根据光纤阵列的参数将所述目标刻蚀版图转换为模块化图形，所述模块化图形包括若干目标图形模块，各目标图形模块包括M行＊N列排布的若干目标图形单元，各目标图形单元包括k行＊j列排布的若干网格，每一根光纤适于加工每个目标图形模块中的一个目标图形单元，k为大于或等于1的整数，j为大于或等于1的整数；控制模块，所述控制模块适于控制每根光纤输出激光束以及关断激光束，所述控制模块还适于控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移。通过所述控制模块控制所述光纤阵列加工完一个目标图形模块之后，再加工下一个目标图形模块，且对单个的目标图形模块的加工是基于对若干目标图形单元同时进行加工，对单个的目标图形单元的加工是基于网格进行的。光纤阵列在一个目标图形模块内的移动的路径能进行优化选择。在不同的目标图形模块之间的移动路径也可以优化选择，这样提高了对光刻工件图形化的效率。
2.本发明技术方案提供的无掩模激光直写方法，通过所述控制模块控制所述光纤阵列加工完一个目标图形模块之后，再加工下一个目标图形模块，且对单个的目标图形模块的加工是基于对若干目标图形单元同时进行加工，对单个的目标图形单元的加工是基于网格进行的。光纤阵列在一个目标图形模块内的移动的路径能进行优化选择。在不同的目标图形模块之间的移动路径也可以优化选择，这样提高了对光刻工件图形化的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中无掩模激光直写系统的结构示意图；
图2为本发明一实施例中目标刻蚀版图的示意图；
图3为本发明一实施例中模块化图形的示意图；
图4为本发明一实施例中光纤阵列的示意图；
图5为本发明另一实施例中无掩模激光直写系统的结构示意图。
具体实施方式
一种无掩模激光直写系统，采用多根光纤产生多个激光束进行激光直写，通过光束并行加工提高光刻效率。由于现有成熟的光学光刻，特别是随着晶圆尺寸的增大，多采用步进式光刻，因此如何利用具有多根光纤的激光直写系统实现类似光学光刻的效果，有待进一步解决。
本发明一实施例提供一种无掩模激光直写系统，参考图1，包括：
光纤阵列10，所述光纤阵列10包括若干M行＊N列排布的光纤100(参考图4)，M为大于或等于1的整数，N为大于或等于1的整数；
样品台20，所述样品台20上适于承载待光刻工件，所述待光刻工件具有目标刻蚀版图40；
版图数据转化模块50，所述版图数据转化模块50适于根据光纤阵列10的参数将所述目标刻蚀版图40转换为模块化图形60，所述模块化图形60包括若干目标图形模块C，各目标图形模块C包括M行＊N列排布的若干目标图形单元B，各目标图形单元B包括k行＊j列排布的若干网格A，每一根光纤100适于加工每个目标图形模块C中的一个目标图形单元B，k为大于或等于1的整数，j为大于或等于1的整数；
控制模块70，所述控制模块70适于控制每根光纤100输出激光束以及关断激光束，所述控制模块还70适于控制所述光纤阵列10与所述样品台20之间进行相对位移。
所述光纤阵列10(参考图4)为二维光纤面阵列。所述光纤阵列10中的多根光纤100相互平行。各光纤100的直径尺寸均相等。相邻的光纤100之间的间距相等。在一个实施例中，相邻光纤100的外侧壁接触，这样使得光纤100的密度最大化。光纤100通常包括纤芯和包覆所述纤芯的侧壁的包层。相邻光纤100的外侧壁接触，指的是：相邻光纤100的包层相互接触。
在其他实施例中，可以是：相邻光纤100间隔一定的距离。
需要说明的是，图4中光纤100示出是关于光纤100出射光的光斑。即使相邻的光纤100的外侧壁接触，但是相邻的光纤100出射的光斑是间隔的。
本实施例中，对于同一行的任意相邻的两个目标图形单元B，一个目标图形单元B中第q行第g列的网格的中心至另一个目标图形单元B中第q行第g列的网格A的中心之间的间距等于同一行相邻光纤100的中心之间的间距；对于同一列的任意相邻的两个目标图形单元B，一个目标图形单元B中第q行第g列的网格的中心至另一个目标图形单元B中第q行第g列的网格A的中心之间的间距等于同一列相邻光纤100的中心之间的间距，q为大于等于1且小于或等于k的整数，g为大于等于1且小于或等于j的整数。
本实施例中，所述网格A的形状为正方形；任一根光纤100发射至待光刻工件表面的光束的直径为所述网格A的边长的(2)1/2倍～2倍。
任一根光纤100发射至待光刻工件表面的光束均将对应的网格A的位置完全覆盖住。当所述任一根光纤100发射至待光刻工件表面的光束的直径等于所述网格A的边长的(2)1/2倍时，光纤100发射至待光刻工件表面的光束的边缘与所述网格A四个顶点内接。
一般情况下，光纤100出射的光束的边缘区域比光束的中心区域的光强小。当任一根光纤100发射至待光刻工件表面的光束的直径小于所述网格A的边长的2倍时，一根光纤100发射至待光刻工件表面的光束仅对一个网格位置的光刻工件进行曝光，而对相邻的网格位置的光刻工件无法曝光。
所述光纤阵列10的参数包括：光纤100发射的光束投影在待光刻工件表面的光斑尺寸、相邻的光束投影在光刻工件表面的光斑之间的间距、以及光纤阵列10的行数和列数。其中，所述光斑尺寸决定所述单个网格A的尺寸；光斑尺寸以及相邻光斑之间的间距共同决定单个目标图形单元B的规模；光纤阵列10的行数和列数决定单个目标图形模块C中若干目标图形单元B的排列，光纤阵列10的行数等于单个目标图形模块C中若干目标图形单元B的行数，光纤阵列10的列数等于单个目标图形模块C中若干目标图形单元B的列数；单个目标图形模块C的规模以及目标刻蚀版图的尺寸共同决定模块化图形60中若干目标图形模块C的数量和排布。
例如，在一个具体的实施例中，例如目标刻蚀版图40中需要刻蚀出“T1H1”的图形，目标刻蚀版图40的总面积为1800um×900um。光纤阵列呈3行＊3列，所述光纤100投影在光刻工件表面的光斑的直径为100×(2)1/2um，相邻的光束投影在光刻工件表面的光斑之间的间距为300um。相应的，设置：单个网格A的面积为100um×100um，单个目标图形模块C中若干目标图形单元B呈3行＊3列的排布，单个目标图形模块C的尺寸为900um×900um，单个目标图形单元B中的若干网格A呈3行＊3列的排布，模块化图形60分为两个目标图形模块C。
需要说明的是，在图3中示出了在另一个实施例中，模块化图形60分为大于两个的目标图形模块C。图3的右图中每个虚线框框出的区域为单个的目标图形模块C。
本实施例中，所述版图数据转化模块50包括数据转化单元和信号生成单元，所述数据转化单元适于根据光纤阵列的参数将所述目标刻蚀版图转换为模块化图形；所述信号生成单元适于根据所述模块化图形60生成第一信号和第二信号，第一信号和第二信号适于传输至所述控制模块70；所述控制模块70适于根据第一信号控制每根光纤100输出激光束以及关断激光束，所述控制模块70适于根据第二信号控制所述光纤阵列10与所述样品台20之间进行相对位移。
本实施例中，所述控制模块70控制所述样品台20移动，从而使得所述光纤阵列10与所述样品台20之间进行相对位移。所述无掩模激光直写系统还包括：移动装置94，所述移动装置94适于移动所述样品台20；所述控制模块70适于通过控制所述移动装置94进而控制所述光纤阵列10与所述样品台20之间进行相对位移。
所述移动装置94包括：六维精调微动台92，所述六维精调微动台92适于带动样品台20移动，使光纤阵列10中的每根光纤100从一个网格A对应的位置移动至下一个网格A对应的位置；六维粗调微动台93，所述六维粗调微动台93适于带动样品台20移动，使光纤阵列10从一个目标图形模块C对应的位置移动至下一个目标图形模块C对应的位置。
本实施例中，所述六维精调微动台92适于实现在第一轴、第二轴和第三轴方向上具有纳米分辨率的微米行程范围的移动，以及在第一转动自由度、第二转动自由度和第三转动自由度上具有微度分辨率的毫度行程范围的转动；所述六维粗调微动台93适于实现在第一轴、第二轴和第三轴方向上具有微米分辨率的毫米行程范围的移动，以及在第一转动自由度、第二转动自由度和第三转动自由度上具有毫度分辨率的度行程范围的转动。
本实施例中，所述第一轴为X轴，所述第二轴为Y轴，所述第三轴为Z轴。X轴和Y轴垂直，X轴和Z轴垂直，Y轴和Z轴垂直。
所述第一转动自由度绕第一轴旋转，第二转动自由度绕第二轴旋转，第三转动自由度绕第三轴旋转。
在一个实施例中，所述六维精调微动台92适于实现在第一轴、第二轴和第三轴方向上移动的分辨率为1纳米～99纳米，所述六维精调微动台92适于实现在第一轴、第二轴和第三轴方向上单次移动的范围为1微米～99微米。所述六维精调微动台92适于实现在第一转动自由度、第二转动自由度和第三转动自由度上的转动的分辨率为1微度～365微度，所述六维精调微动台92适于实现在第一转动自由度、第二转动自由度和第三转动自由度上的单次转动的范围为1毫度～365毫度。
在一个实施例中，所述六维粗调微动台93适于实现在第一轴、第二轴和第三轴方向上移动的分辨率为1微米～99微米，所述六维粗调微动台93适于实现在第一轴、第二轴和第三轴方向上单次移动的范围为1毫米～99毫米。所述六维粗调微动台93适于实现在第一转动自由度、第二转动自由度和第三转动自由度上的转动的分辨率为1毫度～365毫度。所述六维粗调微动台93适于实现在第一转动自由度、第二转动自由度和第三转动自由度上单次转动的范围为1度～365度。
本实施例中，所述无掩模激光直写系统还包括：激光光源阵列91；激光光纤耦合器阵列90，所述激光光纤耦合器阵列90位于所述激光光源阵列91和所述光纤阵列10之间；光开关矩阵30，所述光开关矩阵30位于所述激光光纤耦合器阵列90和所述光纤阵列10之间；准直与聚焦透镜矩阵80，所述准直与聚焦透镜矩阵80位于所述光纤阵列10出光方向的一侧。
在一个实施例中，所述激光光源阵列91适于提供波长小于等于1微米的多束激光，多束激光呈阵列排布，一束激光可对应传输至一根光纤。
所述激光光纤耦合器阵列90适于将激光光源阵列91发射出的激光束耦合至所述光纤阵列10。所述激光光纤耦合器阵列90包括若干个激光光纤耦合器，每个激光光纤耦合器均具有一个输入端，每个激光光纤耦合器具有Q个输出端口，Q≥1，每个激光光纤耦合器的输出端口呈阵列排布。每个激光光纤耦合器的输出端接部分数目的光纤。
所述光开关矩阵30适于实现激光束从激光光纤耦合器阵列90至所述光纤阵列10之间的传输，所述光开关矩阵30还适于实现激光束在激光光纤耦合器阵列90至所述光纤阵列10之间断开。
所述控制模块70适于通过所述光开关矩阵30控制每根光纤100输出激光束以及关断激光束。
所述准直与聚焦透镜矩阵80包括准直单元矩阵和聚焦透镜矩阵，所述准直单元矩阵位于所述光纤阵列和所述聚焦透镜矩阵之间。
所述准直单元矩阵适于对所述光纤阵列出射的光束进行准直。所述聚焦透镜矩阵适于对准直单元矩阵准直之后的光束进行聚焦。
本实施例中，所述控制模块70为基于ARM(先进精简指令集计算机)、FPGA(现场可编程逻辑门阵列)或DSP(数字信号处理器)的嵌入式系统。
相应的，本实施例还提供一种无掩模激光直写方法，采用图1中的无掩模激光直写系统，包括：
第一步骤：提供待光刻工件，所述待光刻工件具有目标刻蚀版图40(参考图2)；将所述待光刻工件置于所述样品台20上；
第二步骤：所述版图数据转化模块50根据光纤阵列10的参数将所述目标刻蚀版图40转换为模块化图形60(参考图3)，所述模块化图形60包括若干目标图形模块C，各目标图形模块C包括M行＊N列排布的若干目标图形单元B，各目标图形单元B包括k行＊j列排布的若干网格A，每一根光纤100适于加工每个目标图形模块C中的一个目标图形单元B，k为大于或等于1的整数，j为大于或等于1的整数；
第三步骤，所述控制模块70控制所述光纤阵列10与所述样品台20之间进行相对位移，使光纤阵列10中的每根光纤100移动至一个目标图形模块C中不同目标图形单元B中的单个网格A对应的位置，所述控制模块70控制每根光纤100输出激光束或关断激光束，以使光纤阵列10对每个目标图形单元B中的单个网格A对应的位置进行曝光；
第四步骤：所述控制模块70控制所述光纤阵列10与所述样品台20之间进行相对位移，使光纤阵列10中的每根光纤100移动至同一个目标图形模块C中不同目标图形单元B中的下一个网格A对应的位置，所述控制模块70控制每根光纤100输出激光束或关断激光束，以使光纤阵列10对每个目标图形单元B中的下一个网格A对应的位置进行曝光；
重复第四步骤，直至光纤阵列10完成对一个目标图形模块C的曝光；
第五步骤：所述控制模块70控制所述光纤阵列10与所述样品台20之间进行相对位移，使光纤阵列10移动至下一个目标图形模块C对应的位置，所述控制模块70控制每根光纤100输出激光束或关断激光束，以使光纤阵列10对下一个目标图形模块C对应的位置进行曝光。
所述版图数据转化模块50根据所述模块化图形60生成第一信号和第二信号，并将第一信号和第二信号适于传输至所述控制模块70。
所述版图数据转化模块50包括数据转化单元和信号生成单元。
所述版图数据转化模块根据光纤阵列的参数将所述目标刻蚀版图转换为模块化图形的步骤为：所述数据转化单元根据光纤阵列的参数将所述目标刻蚀版图转换为模块化图形。
所述无掩模激光直写方法还包括：所述信号生成单元根据所述模块化图形生成第一信号和第二信号，并将第一信号和第二信号适于传输至所述控制模块70。
所述控制模块70根据第一信号控制每根光纤100输出激光束以及关断激光束，所述控制模块70根据第二信号控制所述光纤阵列10与所述样品台20之间进行相对位移。
在所述第三步骤和第四步骤中，采用所述六维精调微动台92带动样品台20移动。本实施例中，所述六维精调微动台92适于带动样品台20移动，使光纤阵列10中的每根光纤100从一个网格63对应的位置移动至下一个网格63对应的位置。
在所述第五步骤中，采用所述六维粗调微动台93带动样品台20移动。本实施例中，所述六维粗调微动台93适于带动样品台20移动，使光纤阵列10从一个目标图形模块C对应的位置移动至下一个目标图形模块C对应的位置。
本实施例中，还包括：在第四步骤之后，判断是否完成单个目标图形模块C的曝光；若未完成单个目标图形模块C的曝光，则重复执行第四步骤；若完成单个目标图形模块C的曝光，则执行第五步骤。
第五步骤包括：第一子步骤，所述控制模块70控制所述光纤阵列10与所述样品台20之间进行相对位移，使光纤阵列10移动至下一个目标图形模块C中不同目标图形单元B中的单个网格A对应的位置；第二子步骤，所述控制模块70控制每根光纤100输出激光束或关断激光束，以使光纤阵列10对下一个目标图形模块C中每个目标图形单元B中的单个网格A对应的位置进行曝光；第三子步骤，所述控制模块70控制所述光纤阵列10与所述样品台20之间进行相对位移，使光纤阵列10中的每根光纤100移动至同一个目标图形模块C中不同目标图形单元B中的下一个网格A对应的位置；第四子步骤，所述控制模块70控制每根光纤100输出激光束或关断激光束，以使光纤阵列10对每个目标图形单元B中的下一个网格A对应的位置进行曝光；重复第三子步骤和第四子步骤，直至光纤阵列10完成对下一个目标图形模块C的曝光。
所述待光刻工件具有一个或若干目标刻蚀版图。
当所述待光刻工件具有若干目标刻蚀版图时，所述无掩模激光直写方法还包括：在执行第五步骤之后，判断是否完成上一个目标刻蚀版图的曝光；若未完成上一个目标刻蚀版图的曝光，则重复进行第五步骤，直至完成上一个目标刻蚀版图的曝光；若完成上一个目标刻蚀版图的曝光，则对下一个目标刻蚀版图继续执行第二步骤至第五步骤，直至完成对下一个目标刻蚀版图的曝光。
第m行第n列的光纤适于对每个目标图形模块中的第m行第n列的目标图形单元进行加工。其中m为大于等于1且小于等于M的整数，n为大于等于1且小于等于N的整数。当第m1行第n1列的光纤移动至第m1行第n1列的目标图形单元中的第q行第g列的网格时，第m2行第n2列的光纤移动至第m2行第n2列的目标图形单元中的第q行第g列的网格。其中，m1为大于等于1且小于等于M的整数，m2为大于等于1且小于等于M的整数，m1与m2不相等，n1为大于等于1且小于等于N的整数，n2为大于等于1且小于等于N的整数，n1与n2不相等。
本实施例中，对单个的目标图形模块的加工是基于对若干目标图形单元同时进行加工，对单个的目标图形单元的加工是基于网格进行的。光纤阵列在一个目标图形模块内的移动的路径能进行优化选择。在不同的目标图形模块之间的移动路径也可以优化选择，这样提高了对光刻工件图形化的效率。
本发明另一实施例还提供一种无掩模激光直写系统，请参考图5，本实施例与前一实施例的区别在于：移动装置94a的位置与前一实施例中移动装置94的位置不同。
本实施例中，所述移动装置94a适于移动所述光纤阵列10。所述控制模块70适于通过控制所述移动装置94a进而控制所述光纤阵列10与所述样品台20之间进行相对位移。
所述移动装置94a包括：六维精调微动台92a，所述六维精调微动台92a适于带动光纤阵列10移动，使光纤阵列10中的每根光纤从一个网格对应的位置移动至下一个网格对应的位置；六维粗调微动台93a，所述六维粗调微动台93a适于带动光纤阵列10移动，使光纤阵列10从一个目标图形模块对应的位置移动至下一个目标图形模块对应的位置。
需要说明的是，本实施例中，激光光源阵列91、激光光纤耦合器阵列90、光开关矩阵30、光纤阵列10和准直与聚焦透镜矩阵80整体构成矩阵单元，所述移动装置94a调节所述矩阵单元，也就是，六维精调微动台92a调节所述矩阵单元，六维粗调微动台93a调节所述矩阵单元。在移动装置94a调节所述矩阵单元的过程中，激光光源阵列91、激光光纤耦合器阵列90、光开关矩阵30、光纤阵列10和准直与聚焦透镜矩阵80之间的相对位置不发生变化。
关于本实施例的无掩模激光直写系统与前一实施例的无掩模激光直写系统相同的内容，不再详述。
本发明另一实施例还提供一种无掩模激光直写方法，本实施例中无掩模激光直写方法与前一实施例中无掩模激光直写方法的区别在于：移动装置94a适于移动所述光纤阵列10，进而使得所述光纤阵列10与所述样品台20之间的相对位置发生变化。
所述控制模块70通过控制移动装置94a进而控制所述光纤阵列10与所述样品台20之间进行相对位移。
所述移动装置94a包括：六维精调微动台92a，所述六维精调微动台92a适于带动光纤阵列10移动，使光纤阵列10中的每根光纤从一个网格对应的位置移动至下一个网格对应的位置；六维粗调微动台93a，所述六维粗调微动台93a适于带动光纤阵列10移动，使光纤阵列10从一个目标图形模块对应的位置移动至下一个目标图形模块对应的位置。
需要说明的是，本实施例中，激光光源阵列91、激光光纤耦合器阵列90、光开关矩阵30、光纤阵列10和准直与聚焦透镜矩阵80整体构成矩阵单元，所述移动装置94a调节所述矩阵单元，也就是，六维精调微动台92a调节所述矩阵单元，六维粗调微动台93a调节所述矩阵单元。在移动装置94a调节所述矩阵单元的过程中，激光光源阵列91、激光光纤耦合器阵列90、光开关矩阵30、光纤阵列10和准直与聚焦透镜矩阵80之间的相对位置不发生变化。
关于本实施例的无掩模激光直写方法与前一实施例中无掩模激光直写方法相同的内容，不再详述。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种无掩模激光直写系统，其特征在于，包括：
光纤阵列，所述光纤阵列包括若干M行＊N列排布的光纤，M为大于或等于1的整数，N为大于或等于1的整数；
样品台，所述样品台上适于承载待光刻工件，所述待光刻工件具有目标刻蚀版图；
版图数据转化模块，所述版图数据转化模块适于根据光纤阵列的参数将所述目标刻蚀版图转换为模块化图形，所述模块化图形包括若干目标图形模块，各目标图形模块包括M行＊N列排布的若干目标图形单元，各目标图形单元包括k行＊j列排布的若干网格，k为大于或等于1的整数，j为大于或等于1的整数，第m行第n列的光纤适于对每个目标图形模块中的第m行第n列的目标图形单元进行加工，其中m为大于等于1且小于等于M的整数，n为大于等于1且小于等于N的整数；
控制模块，所述控制模块适于控制每根光纤输出激光束以及关断激光束，所述控制模块还适于控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移；
对于同一行的任意相邻的两个目标图形单元，一个目标图形单元中第q行第g列的网格的中心至另一个目标图形单元中第q行第g列的网格的中心之间的间距等于同一行相邻光纤的中心之间的间距；对于同一列的任意相邻的两个目标图形单元，一个目标图形单元中第q行第g列的网格的中心至另一个目标图形单元中第q行第g列的网格的中心之间的间距等于同一列相邻光纤的中心之间的间距，q为大于等于1且小于或等于k的整数，g为大于等于1且小于或等于j的整数；所述光纤的光斑尺寸决定单个网格的尺寸，光纤阵列的行数等于单个目标图形模块中若干目标图形单元的行数，光纤阵列的列数等于单个目标图形模块中若干目标图形单元的列数；
所述网格的形状为正方形；任一根光纤发射至待光刻工件表面的光束的直径为所述网格的边长的(2)1/2倍～2倍；
还包括：移动装置，所述移动装置适于移动所述样品台或者光纤阵列；所述控制模块适于通过控制所述移动装置进而控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移；
所述移动装置包括：六维精调微动台，所述六维精调微动台适于带动光纤阵列或样品台移动，使光纤阵列中的每根光纤从一个网格对应的位置移动至下一个网格对应的位置；六维粗调微动台，所述六维粗调微动台适于带动光纤阵列或样品台移动，使光纤阵列从一个目标图形模块对应的位置移动至下一个目标图形模块对应的位置；
所述六维精调微动台适于实现在第一轴、第二轴和第三轴方向上具有纳米分辨率的微米行程范围的移动，以及在第一转动自由度、第二转动自由度和第三转动自由度上具有微度分辨率的毫度行程范围的转动；六维粗调微动台，所述六维粗调微动台适于实现在第一轴、第二轴和第三轴方向上具有微米分辨率的毫米行程范围的移动，以及在第一转动自由度、第二转动自由度和第三转动自由度上具有毫度分辨率的度行程范围的转动；
所述第一轴为X轴，所述第二轴为Y轴，所述第三轴为Z轴；
所述第一转动自由度绕第一轴旋转，第二转动自由度绕第二轴旋转，第三转动自由度绕第三轴旋转；
所述六维精调微动台适于实现在第一轴、第二轴和第三轴方向上移动的分辨率为1纳米～99纳米，所述六维精调微动台适于实现在第一轴、第二轴和第三轴方向上单次移动的范围为1微米～99微米；所述六维精调微动台适于实现在第一转动自由度、第二转动自由度和第三转动自由度上的转动的分辨率为1微度～365微度，所述六维精调微动台适于实现在第一转动自由度、第二转动自由度和第三转动自由度上的单次转动的范围为1毫度～365毫度；
所述六维粗调微动台适于实现在第一轴、第二轴和第三轴方向上移动的分辨率为1微米～99微米，所述六维粗调微动台适于实现在第一轴、第二轴和第三轴方向上单次移动的范围为1毫米～99毫米；所述六维粗调微动台适于实现在第一转动自由度、第二转动自由度和第三转动自由度上的转动的分辨率为1毫度～365毫度；所述六维粗调微动台适于实现在第一转动自由度、第二转动自由度和第三转动自由度上单次转动的范围为1度～365度。
2.根据权利要求1所述的无掩模激光直写系统，其特征在于，所述版图数据转化模块包括数据转化单元和信号生成单元，所述数据转化单元适于根据光纤阵列的参数将所述目标刻蚀版图转换为模块化图形；所述信号生成单元适于根据所述模块化图形生成第一信号和第二信号，第一信号和第二信号适于传输至所述控制模块；所述控制模块适于根据第一信号控制每根光纤输出激光束以及关断激光束，所述控制模块适于根据第二信号控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移。
3.根据权利要求1所述的无掩模激光直写系统，其特征在于，还包括：激光光源阵列；激光光纤耦合器阵列，所述激光光纤耦合器阵列位于所述激光光源阵列和所述光纤阵列之间；光开关矩阵，所述光开关矩阵位于所述激光光纤耦合器阵列和所述光纤阵列之间；准直与聚焦透镜矩阵，所述准直与聚焦透镜矩阵位于所述光纤阵列出光方向的一侧；
所述控制模块适于通过所述光开关矩阵控制每根光纤输出激光束以及关断激光束。
4.根据权利要求1所述的无掩模激光直写系统，其特征在于，所述控制模块为基于ARM、FPGA或DSP的嵌入式系统。
5.一种无掩模激光直写方法，采用如权利要求1至4任意一项所述的无掩模激光直写系统，其特征在于，包括：
第一步骤：提供待光刻工件，所述待光刻工件具有目标刻蚀版图；将所述待光刻工件置于所述样品台上；
第二步骤：所述版图数据转化模块根据光纤阵列的参数将所述目标刻蚀版图转换为模块化图形，所述模块化图形包括若干目标图形模块，各目标图形模块包括M行＊N列排布的若干目标图形单元，各目标图形单元包括k行＊j列排布的若干网格，k为大于或等于1的整数，j为大于或等于1的整数，第m行第n列的光纤适于对每个目标图形模块中的第m行第n列的目标图形单元进行加工，其中m为大于等于1且小于等于M的整数，n为大于等于1且小于等于N的整数；所述网格的形状为正方形；任一根光纤发射至待光刻工件表面的光束的直径为所述网格的边长的(2)1/2倍～2倍；
第三步骤，所述控制模块控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移，使光纤阵列中的每根光纤移动至一个目标图形模块中不同目标图形单元中的单个网格对应的位置，所述控制模块控制每根光纤输出激光束或关断激光束，以使光纤阵列对每个目标图形单元中的单个网格对应的位置进行曝光；当第m1行第n1列的光纤移动至第m1行第n1列的目标图形单元中的第q行第g列的网格时，第m2行第n2列的光纤移动至第m2行第n2列的目标图形单元中的第q行第g列的网格；其中，m1为大于等于1且小于等于M的整数，m2为大于等于1且小于等于M的整数，m1与m2不相等，n1为大于等于1且小于等于N的整数，n2为大于等于1且小于等于N的整数，n1与n2不相等；
第四步骤：所述控制模块控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移，使光纤阵列中的每根光纤移动至同一个目标图形模块中不同目标图形单元中的下一个网格对应的位置，所述控制模块控制每根光纤输出激光束或关断激光束，以使光纤阵列对每个目标图形单元中的下一个网格对应的位置进行曝光；
判断是否完成单个目标图形模块的曝光；若未完成单个目标图形模块的曝光，则重复执行第四步骤；若完成单个目标图形模块的曝光，则执行第五步骤；
第五步骤：所述控制模块控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移，使光纤阵列移动至下一个目标图形模块对应的位置，所述控制模块控制每根光纤输出激光束或关断激光束，以使光纤阵列对下一个目标图形模块对应的位置进行曝光；
第五步骤包括：第一子步骤，所述控制模块控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移，使光纤阵列移动至下一个目标图形模块中不同目标图形单元中的单个网格对应的位置；第二子步骤，所述控制模块控制每根光纤输出激光束或关断激光束，以使光纤阵列对下一个目标图形模块中每个目标图形单元中的单个网格对应的位置进行曝光；第三子步骤，所述控制模块控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移，使光纤阵列中的每根光纤移动至同一个目标图形模块中不同目标图形单元中的下一个网格对应的位置；第四子步骤，所述控制模块控制每根光纤输出激光束或关断激光束，以使光纤阵列对每个目标图形单元中的下一个网格对应的位置进行曝光；重复第三子步骤和第四子步骤，直至光纤阵列完成对下一个目标图形模块的曝光；
所述待光刻工件具有一个或若干目标刻蚀版图，当所述待光刻工件具有若干目标刻蚀版图时，在执行第五步骤之后，判断是否完成上一个目标刻蚀版图的曝光；若未完成上一个目标刻蚀版图的曝光，则重复进行第五步骤，直至完成上一个目标刻蚀版图的曝光；若完成上一个目标刻蚀版图的曝光，则对下一个目标刻蚀版图继续执行第二步骤至第五步骤，直至完成对下一个目标刻蚀版图的曝光。
6.根据权利要求5所述的无掩模激光直写方法，其特征在于，所述版图数据转化模块包括数据转化单元和信号生成单元；
所述版图数据转化模块根据光纤阵列的参数将所述目标刻蚀版图转换为模块化图形的步骤为：所述数据转化单元根据光纤阵列的参数将所述目标刻蚀版图转换为模块化图形；
所述无掩模激光直写方法还包括：所述信号生成单元根据所述模块化图形生成第一信号和第二信号，并将第一信号和第二信号适于传输至所述控制模块；
所述控制模块控制每根光纤输出激光束或关断激光束的步骤为：所述控制模块根据第一信号控制每根光纤输出激光束或关断激光束；
所述控制模块控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移的步骤为：所述控制模块根据第二信号控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移。
7.根据权利要求5所述的无掩模激光直写方法，其特征在于，所述无掩模激光直写系统还包括：移动装置；所述控制模块通过控制所述移动装置进而控制所述光纤阵列与所述样品台之间进行相对位移；所述移动装置包括：六维精调微动台和六维粗调微动台；
在所述第三步骤和第四步骤中，采用所述六维精调微动台带动光纤阵列或样品台移动；
在所述第五步骤中，采用所述六维粗调微动台带动光纤阵列或样品台移动。
8.根据权利要求5所述的无掩模激光直写方法，其特征在于，还包括：所述待光刻工件具有若干目标刻蚀版图；
所述无掩模激光直写方法还包括：在执行第五步骤之后，判断是否完成上一个目标刻蚀版图的曝光；若未完成上一个目标刻蚀版图的曝光，则重复进行第五步骤，直至完成上一个目标刻蚀版图的曝光；若完成上一个目标刻蚀版图的曝光，则对下一个目标刻蚀版图继续执行第二步骤至第五步骤，直至完成对下一个目标刻蚀版图的曝光。
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