基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統的製作方法
2023-05-01 19:28:46
專利名稱：基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於半導體製造光刻領域，尤其涉及一種基於空間光調製器的無掩膜曝光系統。
背景技術：
光刻是半導體製造行業最關鍵的技術之一，其曝光技術可分為傳統光學曝光、電子束曝光、離子束曝光和X射線曝光等。其中，傳統光學曝光技術中的接觸式曝光可以獲得較高的解析度，但掩膜版和晶片之間重複接觸的結果是在掩膜版上產生缺陷，這些缺陷將被重複複印到晶片上，導致產品的良率下降；接近式曝光雖然避免了接觸式曝光中產生的缺陷問題，但由於間隙的增大卻帶來了解析度的急劇下降；投影式曝光利用光學投影成像的原理將掩膜版投影成像到晶片上，進行非接觸式式曝光，既獲得了和接觸式曝光一樣的解析度，又避免了接觸式曝光損傷、沾汙掩膜版的弊端，成為目前傳統光學曝光的主流曝光 技術；但是投影曝光技術還是沒有避免掩膜版的使用，電子束曝光無需掩膜版，可以在計算機的控制下直接對塗有感光材料的晶片繪圖曝光；但電子束曝光生產率低下，且會產生嚴重的鄰近效應，影響圖象的解析度及圖形的精度，目前電子束曝光只適用於掩膜版的製作及集成電路中某些關鍵部分的小批量生產；離子束曝光也無需掩膜版，可直接對晶片曝光，且無鄰近效應，但由於對準精度問題尚未解決，用於大批量生產尚需時日；x射線曝光仍在實驗研製階段，尚未用於大批量生產。
發明內容
本發明的目的是提供一種結構簡單的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，該系統無需掩膜版能直接對晶片曝光，具有較高的成本優勢，且適於大批量商業化生產。為解決上述問題，本發明提供一種基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，沿光軸方向依次包括照明光源，與所述照明光源配套的光束整形系統，空間光調製器，與所述空間光調製器配套的偏振光學器件，投影透鏡及晶片支撐架；所述晶片支撐架上固定待曝光的晶片，所述空間光調製器與所述晶片支撐架關於所述投影透鏡滿足物象共軛關係。進一步的，所述照明光源為普通照明光源或雷射照明光源。進一步的，所述普通光照明光源為汞燈、滷鎢燈、氙燈或金屬滷素燈。進一步的，所述雷射光源為單個雷射器或由多個雷射器組合而成的雷射器。進一步的，所述雷射器為可見光雷射器或不可見光雷射器。進一步的，所述雷射器為固體雷射器、氣體雷射器或半導體雷射器中的一種或其組合。進一步的，所述照明光源為普通照明光源，所述光束整形系統為積分方棒和成像透鏡的組合，或雙排複眼透鏡和成像透鏡的組合。進一步的，所述積分方棒為實心或空心的。進一步的，所述積分方棒為空心的，由四塊鍍有寬帶高反射介質膜的平板玻璃粘合而成。進一步的，所述雙排複眼透鏡由兩個完全相同的複眼透鏡組成，每個複眼透鏡都是由一系列結構相同的矩形小透鏡拼接而成的透鏡陣列。進一步的，所述雙排複眼透鏡的兩個複眼透鏡之間的距離等於每個矩形小透鏡的焦距。進一步的，所述成像透鏡具有成像功能，用於將所述積分方棒的沿光軸方向的後端面或雙排複眼透鏡中沿光軸方向的前排複眼透鏡按比例成像到所述空間光調製器上。進一步的，所述照明光源為雷射照明光源，所述光束整形系統包括擴束準直系統、光束整形器件和傅立葉變換透鏡。進一步的，所述擴束準直系統包括一個消球差雙凹透鏡和一個凸透鏡，其中所述 凸透鏡的前焦點和消球差雙凹透鏡的前焦點重合。進一步的，所述凸透鏡為雙凸透鏡或平凸透鏡。進一步的，所述光束整形器件為純相位衍射型光學器件。進一步的，所述傅立葉變換透鏡為具有傅立葉變換功能的消色差的雙膠合透鏡。進一步的，所述空間光調製器為液晶空間光調製器或矽基液晶空間光調製器。進一步的，所述空間光調製器為液晶空間光調製器，所述偏振光學器件為粘貼在所述液晶空間光調製器沿光軸方向前後兩側的透振方向相互垂直的兩個偏振片，其中前面的偏振片起到起偏作用，後面的偏振片起到檢偏作用。進一步的，所述空間光調製器為矽基液晶空間光調製器，所述偏振光學器件是偏振分束鏡，所述偏振分束鏡為由兩塊直角稜鏡中間夾一層偏振分束膜粘合而成，其中所述偏振分束膜對入射光波具有起偏作用，對出射光波具有檢偏作用。進一步的，所述投影透鏡具有投影成像功能，用於將空間光調製器上顯示的圖形信息按比例成像到所述待曝光的晶片上，並在計算機的控制下實施無掩膜、非接觸式曝光。進一步的，所述晶片支撐架具有實現圖像對準功能的兩個晶片定位釘。綜上所述，本發明基於空間光調製器的無掩膜曝光系統，包括照明光源及其配套的光束整形系統、空間光調製器及其配套的偏振光學器件、投影透鏡和晶片支撐架。照明光源發出的光經光束整形系統整形成為適合空間光調製器尺寸大小的均勻照明光束，照亮所述空間光調製器，在所述配套的偏振光學器件的配合作用下，所述空間光調製器可通過計算機的控制顯示各種圖形結構，後續再經投影透鏡投影成像到晶片上，便可對晶片實施無掩膜曝光。該系統可應用於半導體行業的光刻工藝中，適於大批量生產。
圖I是基於空間光調製器的無掩膜曝光系統的原理結構圖；圖2a-圖2b是基於LCD的普通光源照明無掩膜曝光系統的兩種實施方案結構示意圖；圖2c-圖2d是基於LCoS的普通光源照明無掩膜曝光系統的兩種實施方案結構示意圖；圖2e是基於LCD的雷射照明無掩膜曝光系統的一種實施方案結構示意圖；圖2f是基於LCoS的雷射照明無掩膜曝光系統的一種實施方案結構示意圖3是積分方棒結構示意圖；圖4是複眼透鏡結構示意圖；圖5是擴束準直系統示意圖；圖6是前後粘貼偏振片的IXD整體結構示意圖；圖7是偏振分束鏡不意圖；圖8是LCoS結構示意圖；圖9是晶片支撐架結構示意圖。
具體實施方式
為使本發明的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本發明的內容作進一步說明。當然本發明並不局限於該具體實施例，本領域內的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發明的保護範圍內。其次，本發明利用示意圖進行了詳細的表述，在詳述本發明實例時，為了便於說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應以此作為對本發明的限定。本發明提供了一種基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，沿同一光傳播方向依次包括照明光源，與所述照明光源配套的光束整形系統，空間光調製器，與所述空間光調製器配套的偏振光學器件，投影透鏡及晶片支撐架；所述晶片支撐架固定有待曝光的晶片，所述空間光調製器與所述晶片支撐架關於所述投影透鏡滿足物象共軛關係。照明光源發出的光經光束整形系統整形成為適合空間光調製器尺寸大小的均勻照明光束，照亮所述空間光調製器，在所述配套的偏振光學器件的配合作用下，所述空間光調製器可通過計算機的控制顯示各種圖形結構，後續再經投影透鏡投影成像到晶片上，便可對晶片實施無掩膜曝光。如圖2a_圖2d所示，所述照明光源I可以是普通照明光源，如汞燈、滷鎢燈、氙燈、金屬滷素燈等，如圖2e_圖2f所示，所述照明光源I也可以是雷射光源。如圖2e_圖2f中所述照明光源I所示的單個雷射器還可以用多個雷射器的組合來代替；所述的雷射器可以是固體雷射器、氣體雷射器，也可以是半導體雷射器；可以是可見光雷射器，也可以是不可見光雷射器。如圖2a_圖2d所示，與所述普通照明光源相配套I的光束整形系統3可以由積分方棒31和成像透鏡32組成，也可以由雙排複眼透鏡311、312和成像透鏡32組成。如圖3所示，所述積分方棒31由四塊鍍有寬帶高反射介質膜的平板玻璃粘合而成；如圖4所示，所述雙排複眼透鏡311和312的結構由一系列結構相同的矩形小透鏡按某種方式拼接而成的透鏡陣列；需要說明的是,與積分方棒31相對應的反光碗2是橢球形反光碗,與複眼透鏡311和322對應的反光碗2是拋物面形反光碗。所述成像透鏡32具有成像功能，可將光束整形系統3的前端面或後端面按比例成像到空間光調製器上。如圖2e-圖2f所示，雷射光源I相配套光束整形系統3包括擴束準直系統31，光束整形器件32和傅立葉變換透鏡33。
如圖5所示，所述擴束準制系統31的結構包括擴束鏡311和準直鏡312，該系統可將雷射光源I發出的雷射束變成具有一定束斑大小的平行光。所述光束整形器件32為純相位衍射型光學器件；所述傅立葉變換透鏡33是消色差的雙膠合透鏡，具有傅立葉變換功能。所述空間光調製器4可以是如圖2a、圖2b和圖2e中所示的液晶空間光調製器(IXD)，也可以是如圖2c、圖2d、和圖2f中4所示的矽基液晶空間光調製器(LCoS)。如圖6所示，與所述如圖2a、圖2b和圖2e中4所示的液晶空間光調製器相配套的偏振光學器件是粘貼在液晶空間光調製器前後兩側的透振方向相互垂直的兩個偏振片41和42，其中前面的偏振片起起偏作用，後面的偏振片起檢偏作用，整體結構示意圖；與所述如圖2c、圖2d、和圖2f中4所示的LCoS相配套的偏振光學器件是偏振分·束鏡5 ;所述偏振分束鏡5是由兩塊直角稜鏡51和52中間夾一層偏振分束膜53粘合而成，其中偏振分束膜53對入射光波具有起偏作用，對出射光波具有檢偏作用。如圖7所示，所述LCoS的整體結構示意圖，包括矽基板41、液晶材料42和ITO透明玻璃板43。所述投影透鏡6可以是單透鏡，也可以是多個透鏡的組合，具有投影成像功能，可將空間光調製器4上顯示的圖形信息按比例成像到晶片上，在計算機的控制下實施無掩膜、非接觸式曝光。所述晶片支撐架7的結構示意圖如圖9所示，在曝光過程中可將晶片固定，晶片支撐架7上還有兩個定位釘71，可實現晶片對準功能。以下結合幾具體實施例，詳細說明本發明中基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統的結構，當然本發明中基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統的結構並不限制於以下實施例。實施例一如圖2a所示，本實施例中，所述空間光調製器4為液晶空間光調製器，所述照明光源I為汞燈，所述無掩膜曝光系統包括採用汞燈作為照明光源I、橢球形反光碗2、積分方棒31、成像透鏡32、液晶空間光調製器(IXD) 4、投影透鏡6、晶片支撐架7等。汞燈的照明光源I位於橢球形反光碗2的前焦點處,積分方棒31位於橢球形反光碗2的後焦點後面一定距離處，成像透鏡32位於積分方棒3的後面，液晶空間光調製器位於成像透鏡32的後面，投影透鏡6位於液晶空間光調製器的後面，晶片支撐架7位於投影透鏡6的後面。積分方棒31的後端面與液晶空間光調製器關於成像透鏡32滿足物象共軛關係，液晶空間光調製器和晶片支撐架7所在的位置關於投影透鏡6滿足物象共軛關係。汞燈的照明光源I發出的光經橢球形反光碗2反射後匯聚在橢球反光碗2的後焦點處成為具有一定發散角的點光源，繼續往後傳播，被收集到積分方棒31中，經多次反射後在積分方棒31的後端面形成均勻的矩形照明光束；成像透鏡32將積分方棒31後端面上的均勻矩形照明光束按比例成像到液晶空間光調製器上；在如圖6所示的液晶空間光調製器前後表面的兩個相互垂直的偏振片41和42的配合作用下，通過電腦控制各個像素液晶材料的旋轉角度，就能在液晶空間光調製器上顯示所需要的掩膜版結構；投影透鏡6將液晶空間光調製器上顯示的掩膜版結構投影成像到晶片支持架7上，就可對固定在晶片支撐架7上的晶片實施非接觸式曝光，如圖9所示的晶片支撐架7上的定位釘71起圖形對位作用，此系統在曝光過程中無需掩膜版也無需快門，只需計算機自動控制液晶空間光調製器即可。實施方案二如圖2b所示，本實施例中所述空間光調製器4為液晶空間光調製器，所述照明光源I為滷素燈，所述無掩膜曝光系統包括滷素燈作為照明光源I、拋物面形反光碗2、第一排複眼透鏡311、第二排複眼透鏡312、成像透鏡32、液晶空間光調製器、投影透鏡6、晶片支撐架7等。滷素燈的照明光源I位於拋物面形反光碗2的焦點處，第一排複眼透鏡311位於拋物面形反光碗2的後面一定距離處，第二排複眼透鏡312位於第一排複眼透鏡311的後面，成像透鏡32位於第二排複眼透鏡312的後面，液晶空間光調製器位於成像透鏡32的後面，投影透鏡6位於液晶空間光調製器的後面，晶片支撐架7位於投影透鏡6的後面；第一排複眼透鏡311與第二排複眼透鏡312之間的距離等於每個矩形小透鏡的間距；第一排複眼透鏡311和液晶空間光調製器關於成像透鏡32滿足物象共軛關係，液晶空間光調製器和
晶片支撐架7所在的位置關於投影透鏡6滿足物象共軛關係。滷素燈的照明光源I發出的光經拋物面形反光碗2反射後成為近似平行的光束照射到第一排複眼透鏡311上，經第一排複眼透鏡311上矩形小透鏡陣列的分割作用後，聚焦於第二排複眼透鏡312的各矩形小透鏡上，第二排複眼透鏡312上的各矩形小透鏡起場鏡作用，在第二排複眼透鏡312的場鏡作用下，成像透鏡32將第一排複眼透鏡311上的各矩形小透鏡陣列交疊成像在液晶空間光調製器上，在如圖6所示的液晶空間光調製器上得到均勻的矩形照明光束；在如圖6所示的液晶空間光調製器前後表面的兩個相互垂直的偏振片41和42的配合作用下，通過電腦控制各個像素液晶材料的旋轉角度，就能在液晶空間光調製器上顯示所需要的掩膜版結構；投影透鏡6將液晶空間光調製器上顯示的掩膜版結構投影成像到晶片支持架7上，就可對固定在晶片支撐架7上的晶片實施非接觸式曝光，如圖9所示的晶片支撐架7上的定位釘71起圖形對位作用，此系統在曝光過程中無需掩膜版也無需快門，只需計算機自動控制液晶空間光調製器即可。實施方案三如圖2c所示，本實施例中所述空間光調製器4為矽基液晶空間光調製器(LCoS)，所述照明光源I為汞燈，所述無掩膜曝光系統包括汞燈作為照明光源I、橢球形反光碗2、積分方棒31、成像透鏡32、偏振分束鏡5、矽基液晶空間光調製器4、投影透鏡6、晶片支撐架7等。汞燈的照明光源I位於橢球形反光碗2的前焦點處，積分方棒31位於橢球形反光碗2的後焦點後面一定距離處，成像透鏡32位於積分方棒31的右邊，偏振分束鏡5位於成像透鏡32的右邊，矽基液晶空間光調製器固定在偏振分束鏡5的後表面，投影透鏡6位於矽基液晶空間光調製器的對面，晶片支撐架7位於投影透鏡6的後面。積分方棒31的後端面與娃基液晶空間光調製器關於成像透鏡32滿足物象共輒關係，娃基液晶空間光調製器和晶片支撐架7所在的位置關於投影透鏡6滿足物象共軛關係。汞燈照明光源I發出的光經橢球形反光碗2反射後匯聚在橢球反光碗2的後焦點處成為具有一定發散角的點光源，繼續往後傳播，被收集到積分方棒31中，經多次反射後在積分方棒31的後端面形成均勻的矩形照明光束；成像透鏡32將積分方棒31後端面上的均勻矩形照明光束按比例成像到矽基液晶空間光調製器上；由於光束在到達矽基液晶空間光調製器上之前經過了如圖7所示的偏振分束鏡5中間偏振分束膜53的起偏作用，所以能夠在矽基液晶空間光調製器前表面處得到均勻的矩形豎直偏振光。均勻的矩形豎直偏振光透過如圖8所示的ITO透明玻璃板43後繼續在液晶材料42中傳播，通過計算機控制各像素液晶材料的旋轉角度對光波進行調製，被調製後的光波經如圖8所示的矽基板41反射後再次通過液晶材料42、ITO透明玻璃板43等到達如圖7所不的偏振分束鏡5的偏振分束膜53處,經偏振分束膜53檢偏後，便可顯示所需要的掩膜版結構。投影透鏡6可將矽基液晶空間光調製器上顯示的掩膜版結構投影成像到晶片支持架7上，對固定在晶片支撐架7上的晶片實施非接觸式曝光。如圖9所示的晶片支撐架7上的定位釘71起圖形對位作用，此系統在曝光過程中無需掩膜版也無需快門，只需計算機自動控制矽基液晶空間光調製器即可。實施方案四
如圖2d所示，本實施例中所述空間光調製器4為矽基液晶空間光調製器(LCoS)，所述照明光源I為滷素燈，一種基於LCoS的無掩膜曝光系統包括滷素燈的照明光源I、拋物面形反光碗2、第一排複眼透鏡311、第二排複眼透鏡312、成像透鏡32、偏振分束鏡5、矽基液晶空間光調製器、投影透鏡6、晶片支撐架7等。滷素燈的照明光源I位於拋物面形反光碗2的焦點處，第一排複眼透鏡311位於拋物面形反光碗2的右邊一定距離處，第二排複眼透鏡312位於第一排複眼透鏡311的右邊，成像透鏡32位於第二排複眼透鏡312的右邊，偏振分束鏡5位於成像透鏡32的右邊，矽基液晶空間光調製器固定在偏振分束鏡5的後表面，投影透鏡6位於矽基液晶空間光調製器的對面，晶片支撐架7位於投影透鏡6的後面。第一排複眼透鏡311與第二排複眼透鏡312之間的距離等於每個矩形小透鏡的間距；第一排複眼透鏡311和矽基液晶空間光調製器關於成像透鏡32滿足物象共軛關係，矽基液晶空間光調製器和晶片支撐架7所在的位置關於投影透鏡6滿足物象共軛關係。滷素燈的照明光源I發出的光經拋物面形反光碗2反射後成為近似平行的光束照射到第一排複眼透鏡311上，經第一排複眼透鏡311上矩形小透鏡陣列的分割作用後，聚焦於第二排複眼透鏡312的各矩形小透鏡上，第二排複眼透鏡312上的各矩形小透鏡起場鏡作用，在第二排複眼透鏡312的場鏡作用下，成像透鏡32將第一排複眼透鏡311上的各矩形小透鏡陣列交疊成像在矽基液晶空間光調製器上，由於光束在到達矽基液晶空間光調製器上之前經過了如圖7所示的偏振分束鏡5中間偏振分束膜53的起偏作用，所以能夠在矽基液晶空間光調製器前表面處得到均勻的矩形豎直偏振光。均勻的矩形豎直偏振光透過如圖8所示的ITO透明玻璃板43後繼續在液晶材料42中傳播，通過計算機控制各像素液晶材料42的旋轉角度對光波進行調製，被調製後的光波經如圖8所示的矽基板41反射後再次通過液晶材料42、ITO透明玻璃板43等到達如圖7所示的偏振分束鏡5的偏振分束膜53處，經偏振分束膜53檢偏後，便可顯示所需要的掩膜版結構。投影透鏡6可將矽基液晶空間光調製器上顯示的掩膜版結構投影成像到晶片支持架7上，對固定在晶片支撐架7上的晶片實施非接觸式曝光。如圖9所示的晶片支撐架7上的定位釘71起圖形對位作用，此系統在曝光過程中無需掩膜版也無需快門，只需計算機自動控制矽基液晶空間光調製器即可。實施方案五如圖2e所示，本實施例中所述空間光調製器4為矽基液晶空間光調製器(LCoS)，所述照明光源I為雷射光源，一種基於液晶空間光調製器的雷射照明無掩膜曝光系統包括雷射光源的照明光源I、擴束鏡311、準直鏡312、光束整形器件32、傅立葉變換透鏡33、液晶空間光調製器(LCD)4、投影透鏡6、晶片支撐架7等。雷射光源的照明光源I位於擴束鏡311的前面，準直鏡312位於擴束鏡311的後面；擴束311的前焦點和準直鏡312的前焦點重合，組成如圖5所示的擴束準直系統；傅立葉變換透鏡33位於擴束準直系統31的後面一定距離處，光束整形器件32緊貼傅立葉變換透鏡33之前放置；液晶空間光調製器4位於傅立葉變換透鏡33的後面，且位於傅立葉變換透鏡33的後焦面上；投影透鏡6位於液晶空間光調製器4的後面，晶片支撐架7位於投影透鏡6的後面。液晶空間光調製器和晶片支撐架7所在的位置關於投影透鏡6滿足物象共軛關係。雷射光源的照明光源I發出的雷射束經擴束鏡311、準直鏡312後變成具有一定束斑大小的平行光束，平行光束經過光束整形器件32和傅立葉變換透鏡33後在傅立葉變換透鏡33的後焦面上形成符合液晶空間光調製器4尺寸大小的均勻矩形照明光束，在液晶空間光調製器前後表面的兩個相互垂直的偏振片41和42的配合作用下，通過電腦控制各個像素液晶材料的旋轉角度，就能在液晶空間光調製器上顯示所需要的掩膜版結構，投影透鏡6可將液晶空間光調製器上顯示掩膜版結構投影成像到晶片支持架7上，對固定在晶片支撐架7上的晶片實施非接觸式曝光。實施方案六
如圖2f所示，本實施例中所述空間光調製器4為矽基液晶空間光調製器(LCoS)，所述照明光源I為雷射光源，所述雷射照明無掩膜曝光系統包括雷射光源的照明光源I、擴束鏡311、準直鏡312、光束整形器件32、傅立葉變換透鏡33、偏振分束鏡5、矽基液晶空間光調製器、投影透鏡6和晶片支撐架7等。雷射光源的照明光源I位於擴束鏡311的左邊，準直鏡312位於擴束鏡311的右邊；擴束311的前焦點和準直鏡312的前焦點重合，組成如圖5所示的擴束準直系統；傅立葉變換透鏡33位於擴束準直系統的右邊一定距離處，光束整形器件32緊貼傅立葉變換透鏡33之前放置；偏振分束鏡5位於傅立葉變換透鏡33的右邊，矽基液晶空間光調製器固定在偏振分束鏡5的後表面，投影透鏡6位於矽基液晶空間光調製器的對面，晶片支撐架7位於投影透鏡6的後面。矽基液晶空間光調製器和晶片支撐架7所在的位置關於投影透鏡6滿足物象共軛關係。雷射光源的照明光源I發出的雷射束經擴束鏡311、準直鏡312後變成具有一定束斑大小的平行光束，平行光束經過光束整形器件32和傅立葉變換透鏡33後在傅立葉變換透鏡33的後焦面上形成符合矽基液晶空間光調製器尺寸大小的均勻矩形照明光束，由於光束在到達矽基液晶空間光調製器上之前經過了如圖7所示的偏振分束鏡5中間偏振分束膜53的起偏作用，所以能夠在矽基液晶空間光調製器前表面處得到均勻的矩形豎直偏振光。均勻的矩形豎直偏振光透過如圖8所示的ITO透明玻璃板43後繼續在液晶材料42中傳播，通過計算機控制各像素液晶材料42的旋轉角度對光波進行調製，被調製後的光波經如圖8所示的矽基板41反射後再次通過液晶材料42、IT0透明玻璃板43等到達如圖7所不的偏振分束鏡5的偏振分束膜53處,經偏振分束膜53檢偏後，便可顯示所需要的掩膜版結構。投影透鏡6可將矽基液晶空間光調製器上顯示的掩膜版結構投影成像到晶片支持架7上，對固定在晶片支撐架7上的晶片實施非接觸式曝光。此系統在曝光過程中無需掩膜版也無需快門，只需計算機自動控制矽基液晶空間光調製器即可。需要說明的是，上述實施方案五和實施方案六中的光束整形器件32也可放置在傅立葉變換透鏡的前焦點上或者緊貼傅立葉變換透鏡之後放置。上述各實施方案是對本發明的進一步說明，而並非本發明的限制，凡是不脫離本發明實質精神的任何改動，都還應屬於本發明的範疇。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此 本發明的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
1.一種基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，沿光軸方向依次包括照明光源，與所述照明光源配套的光束整形系統，空間光調製器，與所述空間光調製器配套的偏振光學器件，投影透鏡及晶片支撐架；所述晶片支撐架上固定待曝光的晶片，所述空間光調製器與所述晶片支撐架關於所述投影透鏡滿足物象共軛關係。
2.如權利要求I所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述照明光源為普通照明光源或雷射照明光源。
3.如權利要求2所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述普通光照明光源為汞燈、滷鎢燈、氙燈或金屬滷素燈。
4.如權利要求2所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述雷射光源為單個雷射器或由多個雷射器組合而成的雷射器。
5.如權利要求4所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述雷射器為可見光雷射器或不可見光雷射器。
6.如權利要求4所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述雷射器為固體雷射器、氣體雷射器或半導體雷射器中的一種或其組合。
7.如權利要求2所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述照明光源為普通照明光源，所述光束整形系統為積分方棒和成像透鏡的組合，或雙排複眼透鏡和成像透鏡的組合。
8.如權利要求7所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述積分方棒為實心或空心的。
9.如權利要求8所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述積分方棒為空心的，由四塊鍍有寬帶高反射介質膜的平板玻璃粘合而成。
10.如權利要求7所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述雙排複眼透鏡由兩個完全相同的複眼透鏡組成，每個複眼透鏡都是由一系列結構相同的矩形小透鏡拼接而成的透鏡陣列。
11.如權利要求7所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述雙排複眼透鏡的兩個複眼透鏡之間的距離等於每個矩形小透鏡的焦距。
12.如權利要求7所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述成像透鏡具有成像功能，用於將所述積分方棒的沿光軸方向的後端面或雙排複眼透鏡中沿光軸方向的前排複眼透鏡按比例成像到所述空間光調製器上。
13.如權利要求2所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述照明光源為雷射照明光源，所述光束整形系統包括擴束準直系統、光束整形器件和傅立葉變換透鏡。
14.如權利要求13所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述擴束準直系統包括一個消球差雙凹透鏡和一個凸透鏡，其中所述凸透鏡的前焦點和消球差雙凹透鏡的前焦點重合。
15.如權利要求13所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述凸透鏡為雙凸透鏡或平凸透鏡。
16.如權利要求13所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述光束整形器件為純相位衍射型光學器件。
17.如權利要求13所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述傅立葉變換透鏡為具有傅立葉變換功能的消色差的雙膠合透鏡。
18.如權利要求13所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述空間光調製器為液晶空間光調製器或矽基液晶空間光調製器。
19.如權利要求13所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述空間光調製器為液晶空間光調製器，所述偏振光學器件為粘貼在所述液晶空間光調製器沿光軸方向前後兩側的透振方向相互垂直的兩個偏振片，其中前面的偏振片起到起偏作用，後面的偏振片起到檢偏作用。
20.如權利要求13所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述空間光調製器為矽基液晶空間光調製器，所述偏振光學器件是偏振分束鏡，所述偏振分束鏡為由兩塊直角稜鏡中間夾一層偏振分束膜粘合而成，其中所述偏振分束膜對入射光波具有起偏作用，對出射光波具有檢偏作用。
21.如權利要求I所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述投影透鏡具有投影成像功能，用於將空間光調製器上顯示的圖形信息按比例成像到所述待曝光的晶片上，並在計算機的控制下實施無掩膜、非接觸式曝光。
22.如權利要求I所述的基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，其特徵在於，所述晶片支撐架具有實現圖像對準功能的兩個晶片定位釘。
全文摘要
本發明揭示了一種基於空間光調製器的無掩膜圖形曝光系統，沿光軸方向依次包括照明光源，與所述照明光源配套的光束整形系統，空間光調製器，與所述空間光調製器配套的偏振光學器件，投影透鏡及晶片支撐架；所述晶片支撐架上固定待曝光的晶片，所述空間光調製器與所述晶片支撐架關於所述投影透鏡滿足物象共軛關係，照明光源發出的光經光束整形系統整形成為適合空間光調製器尺寸大小的均勻照明光束，照亮所述空間光調製器，在所述配套的偏振光學器件的配合作用下，所述空間光調製器可通過計算機的控制顯示各種圖形結構，後續再經投影透鏡投影成像到晶片上，便可對晶片實施無掩膜曝光。
文檔編號G02B27/09GK102778820SQ201210294808
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者丁海生, 張昊翔, 李東昇, 李超, 江忠永, 馬新剛 申請人:杭州士蘭明芯科技有限公司