CN1170209C - 用于阵列式集成电路光刻扫描装置的线阵光源 - Google Patents

Abstract

阵列式集成电路光刻扫描装置用的线阵光源属于扫描光学头技术领域，其特征在于，它含有：在同一线阵长度内依次排列着的下列元件：n个出射光强均匀的半导体激光器，n个分别会聚该激光器出射光的会聚透镜，n束分别接收上述透镜出射光的每束共有m根光纤的光导纤维，m个由分别来自各个光纤束的n根光纤排列成直线的线阵光纤头和每个线阵光纤头对应的成像透镜。m和n可以相等，也可以不相等。所述线阵光纤头包括：光纤阵列层，覆盖在线阵光纤头上用掩膜制成的光强均匀层，对应光纤处呈严格正方形且对所用波长的激光有高透射率的相位孔径层。与原来提出的线阵光源概念相比，本装置具有更高的照明均匀性、更严格的单个微光源形状和更小的单个微光源尺寸。

Description

用于阵列式集成电路光刻扫描装置的线阵光源

技术领域

一种阵列式集成电路光刻扫描装置用的线阵光源，属于扫描光学头技术领域，尤其涉及一种阵列式集成电路光刻系统中线性光源扫描装置用的扫描光学头。

背景技术

专利申请号为“01120600.4”、名称为“用于阵列式集成电路光刻系统中的线性光源扫描装置”的中国发明专利(发明人：徐端颐，齐国生，蒋培军，范晓东，钱坤)中公开了一种用线阵光源作为扫描光学头的光源(其结构如图1所示)。其中，它含有：由n个相邻微光源排成线性阵列组成的线阵光源6，会聚透镜7，高数值孔径的物镜9，固体浸没透镜10和将反射回的光纤分开一定角度再入射到光点探测器12上的全息片8。11是待加工硅片。单个微光源形状为严格的正方形，其出射光强具有高度一致性，大小可以达到10um×10um甚至更小。

根据国内外检索结果，目前没有任何满足这种要求的线阵光源解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可供实用的阵列式集成电路光刻扫描装置用的线阵光源。

本发明的特征在于，它含有：在同一线阵长度内依次排列着的下列元件：n个出射光强均匀的半导体激光器，n个分别会聚该激光器出射光的会聚透镜，n束分别接收上述透镜出射光的每束共有m根光纤的光导纤维，m个由分别来自各个光纤束的n根光纤排列成直线的线阵光纤头和每个线阵光纤头对应的成像透镜。所述的线阵光纤头依次含有：由来自各个光纤束的单根光纤排列而成的光纤阵列层，覆盖在线阵光纤头上用掩膜制成的光强均匀层，对应光纤处呈严格正方形且对所用波长的激光有高透射率而其他区域则有高吸收率的相位孔径层。

使用证明：它可以达到预期目的。

附图说明：

图1：利用无间隔线阵光源照明的阵列式集成电路光刻系统的扫描装置的原理示意图。

图2：用两列有间隔的阵列微光源等效实现线阵光源的光路简图。

图3：线阵光纤头示意图。

图4：线阵光纤头剖面图。

图5：相位孔径层简图。

具体实施方式

如图2所示，1是半导体激光器阵列(1(1)，1(2)，…，1(n)表示总共有n个半导体激光器)；2是会聚透镜，同样有n个；3是光纤束(3(1)，3(2)，…，3(n)表示总共有n个光纤束)，3(1)(1)、3(1)(2)等都是是单根光纤(每束光纤束共有m根光纤，比如光纤束3(1)，共有光纤m根，在图中编号为3(1)(1)，3(1)(2)，…，3(1)(m))，4是线阵光纤头，5是成像透镜，6即为该装置的输出光束——线阵光源(6(1)，6(2)，…，6(m)表示总共有m个相同的线阵光源)。

每束光纤3各取一根按照顺序排列成线阵形式，组成一个线阵光纤头4，该线阵光纤头经过成像透镜5后，进一步缩小尺寸，成为符合集成电路光刻系统扫描装置需要的线阵光源。比如光纤3(1)(1)，3(2)(1)，…，3(n)(1)分别来自光纤束3(1)，3(2)，…，3(n)，它们所组成的微光源个数为n的线阵光纤头经过成像透镜5后所成的像就是线阵光源6(1)。所述的线阵光源中微光源个数n由阵列式集成电路扫描装置的扫描线宽决定，线阵光源个数m由待刻录硅片上的芯片个数决定。

从光纤纤芯出射的光束其出射角度是在小于全反射角(所用激光从纤芯材料入射到包层材料时的全反射角)的范围内随机分布的，成像透镜5在缩小微光源尺寸的同时，也可以根据需要对微光源的照明角进行优化。

半导体激光器阵列1采用发射光强反馈控制和恒温控制，以获得出射光强的均匀性；同时激光器降低功率使用，以延长其使用寿命。

在本实施例中，半导体激光器采用波长为405nm的蓝光激光器，n＝100，m＝100，光纤数值孔径和会聚透镜2的数值孔径一致，为0.1。本装置可以同时提供100个均匀照明、同步控制的线阵光源，每个线阵光源都是由100×1的方形微光源组成的线阵。

图3和图4为为线阵光纤头的结构简图。如图所示，13为相位孔径层，14为光强匀化层，15为光纤阵列。16为光纤包层，17为光纤纤芯，18为该光纤对应的相位孔径层上的相位开孔。4(1)，4(2)，…，4(n)表示总共有n根光纤。

用负性光刻胶制成的光强匀化层14起均化照明光强的作用。用线阵光纤即光纤阵列15的输出光束，直接对负性光刻胶曝光一次，得到曝光强度与线阵光纤光强分布一致的掩膜；然后对该掩膜处理，即对该负性光刻胶进行显影、固化处理，得到一层掩膜，使得该掩膜上原来曝光程度较浅的区域透射率大一些，反之则小一些。将此掩膜按照曝光位置覆盖在线阵光纤头上，就可以起到了均化光强的作用。

在本实施例中，光纤根数n＝100，纤芯17直径40μm，包层16直径55μm。相位孔径层13上的通孔18为30μm×30μm的正方形。图2中成像透镜6放大倍数2/3，这样线阵光源总长度为2mm，其中单个微光源的大小为20μm×20μm。

图5为线阵光纤头4上相位孔径层13的形状。图中，黑色区域表示该处材料对所用激光有高吸收率，而白色区域(呈严格正方形)则表示该处材料对所用激光有高透射率。这样，出射后的单个光源就具有规则的正方形形状。该相位孔径层可以是用普通相变材料光刻而得到。

由于线阵光源中的每一个光源都可以通过控制对应激光器的开关来控制其亮灭，本方案的线阵光源在应用于集成电路光刻系统时，在控制程序上和编码上对单数个光点和偶数个光点分开控制是容易实现的，所以本方案的线阵光源可以等效成在同一条直线上。

Claims (3)

1、一种阵列式集成电路光刻扫描装置用的线阵光源，含有许多形状为严格正方形且出射光强均匀的单个微光源组成的线阵，其特征在于，它含有：在同一线阵长度内依次排列着的下列元件：n个出射光强均匀的半导体激光器，n个分别会聚该激光器出射光的会聚透镜，n束分别接收上述透镜出射光的每束共有m根光纤的光导纤维，m个由分别来自各个光纤束的n根光纤排列成直线的线阵光纤头和每个线阵光纤头对应的成像透镜。

2、根据权利要求1所述的阵列式集成电路光刻扫描装置用的线阵光源，其特征在于：所述的线阵光源中微光源个数n由阵列式集成电路扫描装置的扫描线宽决定，线阵光源个数m由待刻录硅片上的芯片个数决定。

3、根据权利要求1的阵列式集成电路光刻扫描装置用的线阵光源其特征在于：所述的线阵光纤头依次含有：由来自各个光纤束的单根光纤排列而成的光纤阵列层，覆盖在线阵光纤头上用掩膜制成的光强均匀层，对应光纤处呈严格正方形且对所用波长的激光有高透射率而其他区域则有高吸收率的相位孔径层。

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