一种光纤阵列光刻机制造技术

本公开实施例提出一种光纤阵列光刻机，其包括控制装置、光纤传输装置、光聚焦阵列以及电驱动工件台，还包括光刻光源、退激发光源、第一级分光阵列、电光调制阵列以及第二级分光阵列，所述控制装置与所述电光调制阵列以及所述电驱动工件台连接，所述控制装置用于基于设计版图控制所述电光调制阵列对于所述激光光源发射的激光进行调制以及控制所述电驱动工作台进行运动。本公开实施例避免采用复数个光学透镜或透镜组，从而实现更为简单的光路，制造和维护成本都大大降低；采用多根光纤构成光纤束，实行多光束并行曝光，能够提高光刻效率；采用电光调制阵列实现对光刻的激光光能的开关并结合电驱动工作台的移动，实现光刻的高速图案化功能，采用退激发光和光刻光结合实现光学衍射极限的超分辨光刻。衍射极限的超分辨光刻。衍射极限的超分辨光刻。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤阵列光刻机


[0001]本公开涉及一种芯片或者集成电路的制造领域，尤其涉及一种光纤阵列光刻机。

技术介绍

[0002]光刻机是利用紫光或紫外光的光子照射涂覆在晶圆或试样表面的光刻胶(感光胶)使光刻胶分子大小产生变化得到其在特定溶剂中的溶解度产生一定的对比度。利用该溶剂对晶圆/试样表面上涂覆的经过选择性曝光的光刻胶进行显影形成图案。光刻机是芯片生产线的核心装备，曝光光刻胶后能得到的最小线宽是光刻机的最重要指标和代表芯片产线的先进程度。一条最先进的芯片产线，通常根据晶体管集成度高低和芯片布线要求，在其晶体管制造工艺(前道)和晶体管间互联工艺(后道)分别配置1台或多台各种不同加工精度的光刻机。
[0003]光刻机按光刻胶上形成图案的方式分为两大类。第一类是把强度分布均匀的光斑，通过具有透明和不透明区域图案的光刻掩模板后在光刻胶上形成与掩模板图案高度保真的像。这类光刻机广泛用于半导体的生产线上。第二类光刻机是利用一束聚焦后的光在感光胶上扫描需要曝光的区域，或利用空间光调制器对均匀的光斑分区域调制光强形成空间上明暗对比的图案后在感光胶上实现曝光，这类光刻机因不需要光刻掩模版被称为无掩模光刻机，前者也叫激光直写，后者也被称为LDI。上述两类光刻机的设计都采用自由空间光学结构，即从光源发出的光到达光刻胶表面的过程中，光线都裸露在空气或真空中。此外，受到光衍射原理限制，结合多种提高分辨率的技术后光刻的分辨率达到曝光波长的1/4左右。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开实施例提出了一种光纤阵列光刻机，以解决现有技术中的问题。
[0005]一方面，本公开提供一种光纤阵列光刻机，其包括控制装置、光纤传输装置、光聚焦阵列以及电驱动工件台，还包括光刻光源、退激发光源、第一级分光阵列、电光调制阵列以及第二级分光阵列，其中，所述光刻光源和所述退激发光源分别发射波长不同的曝光高斯光束和退激发高斯光束，所述控制装置与所述电光调制阵列以及所述电驱动工件台连接，所述控制装置用于基于设计版图控制所述电光调制阵列对于所述激光光源发射的激光进行调制以及控制所述电驱动工作台进行运动。
[0006]在一些实施例中，所述控制装置用于将所述设计版图按照加工工艺分解成多层图案，并基于每层图案生成光刻数据，基于所述光刻数据生成针对所述电光调制器的电光调制信号以及针对所述电驱动控制台的工件台控制信号。
[0007]在一些实施例中，所述第一级分光阵列设置在所述激光光源和所述电光调制阵列之间，其包括第一分光器和n个第一级光通道，所述第一级分光阵列用于将所述激光光源发射的激光通过所述第一分光器均匀地分配到n个所述第一级光通道中，n个所述第一级光通道以光纤耦合器方式输出光刻光。
[0008]在一些实施例中，所述电光调制阵列包括形成阵列的n个调制通道，所述调制通道与所述第一级光通道对应耦合，在每个所述调制通道中设置对应的调制器，每个所述调制器对应并控制和调制对应的所述第一级光通道输出的光刻光。
[0009]在一些实施例中，所述第二级分光阵列设置在所述电光调制阵列和所述光纤传输装置之间，其包括第二分光器和c个第二级光通道，所述第二级分光阵列将所述电光调制阵列的n个所述调制通道中每个所述调制通道输出的光刻光脉冲均匀地分配到c个所述第二级光通道中，c个所述第二级光通道以光纤耦合器方式输出光刻光脉冲。
[0010]在一些实施例中，所述光纤传输装置是光刻用光纤束，其能够至少接收波长不同的曝光高斯光束和退激发高斯光束，所述光刻用光纤束包括c个子光纤束，每个所述子光纤束包括n根光纤，每根所述光纤包括用于传输光束的光纤芯，在所述光纤芯的外侧包围设置光纤包层，在所述光纤芯的入射端处设置螺旋相位结构，在所述光纤芯的出射端的外侧设置透镜结构。
[0011]在一些实施例中，所述曝光高斯光束是紫外光，所述退激发高斯光束是激光光束，曝光时，所述退激发光束转变成甜甜圈形状的结构光束，所述曝光高斯光束位于甜甜圈形状的结构光束的光强最弱的内圆中。
[0012]在一些实施例中，所述光聚焦阵列是能够与所述光纤传输装置相耦合的光纤透镜。
[0013]在一些实施例中，所述电驱动工件台包括多个驱动装置以实现光刻材料上的曝光位置在XYZ三个轴向的定位和控制，其中，X轴和Y轴位于所述光聚焦阵列实现光信号聚焦的焦平面上，Z轴是沿与该焦平面垂直的方向
[0014]本公开实施例通过采用光纤将激光光源和光聚焦阵列实现连接，避免自由空间发射激光的光学光刻机在设计和生产上采用复数个光学透镜或透镜组的困难，从而实现更为简单的光路，制造和维护成本都大大降低；采用多根光纤构成光纤束，实行多光束并行曝光，提高光刻效率；采用电光调制阵列实现对光刻的激光光能的开关并结合电驱动工作台的移动，实现光刻的高速图案化功能。本公开实施的光刻机，因为高斯型的曝光光束位于甜甜圈形状的结构光的光强最弱的内圆中，还可以实现超分辨光刻功能。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本公开实施例的光纤阵列光刻机的系统示意图；
[0017]图2为本公开实施例的光纤阵列光刻机中第一级分光阵列的结构示意图；
[0018]图3为本公开实施例的光纤阵列光刻机中电光调制阵列的结构示意图；
[0019]图4为本公开实施例的光纤阵列光刻机中第二级分光阵列的结构示意图；
[0020]图5为本公开实施例的光纤阵列光刻机中光刻用光纤束的结构示意图；
[0021]图6为本公开实施例的光纤阵列光刻机中光线聚焦阵列的结构示意图；
[0022]图7为本公开实施例的光纤阵列光刻机中控制装置的模块示意图。
具体实施方式
[0023]为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0024]除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤阵列光刻机，其包括控制装置、光纤传输装置、光聚焦阵列以及电驱动工件台，其特征在于，还包括光刻光源、退激发光源、第一级分光阵列、电光调制阵列以及第二级分光阵列，其中，所述光刻光源和所述退激发光源分别发射波长不同的曝光高斯光束和退激发高斯光束，所述控制装置与所述电光调制阵列以及所述电驱动工件台连接，所述控制装置用于基于设计版图控制所述电光调制阵列对于所述激光光源发射的激光进行调制以及控制所述电驱动工作台进行运动。2.根据权利要求1所述的光纤阵列光刻机，其特征在于，所述控制装置用于将所述设计版图按照加工工艺分解成多层图案，并基于每层图案生成光刻数据，基于所述光刻数据生成针对所述电光调制器的电光调制信号以及针对所述电驱动控制台的工件台控制信号。3.根据权利要求1所述的光纤阵列光刻机，其特征在于，所述第一级分光阵列设置在所述激光光源和所述电光调制阵列之间，其包括第一分光器和n个第一级光通道，所述第一级分光阵列用于将所述激光光源发射的激光通过所述第一分光器均匀地分配到n个所述第一级光通道中，n个所述第一级光通道以光纤耦合器方式输出光刻光。4.根据权利要求3所述的光纤阵列光刻机，其特征在于，所述电光调制阵列包括形成阵列的n个调制通道，所述调制通道与所述第一级光通道对应耦合，在每个所述调制通道中设置对应的调制器，每个所述调制器对应并控制和调制对应的所述第一级光通道输出的光刻光。5.根据权利要求4所述的光纤阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：李西军，
申请(专利权)人：西湖大学，
类型：发明
国别省市：