【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光刻机光源领域，特别是一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统。
技术介绍
1、如图5中所示，现有投影曝光技术中存在两个关键技术难题：1是紫外激光传输；2是紫外激光匀化整形。关于激光传输，现有技术采用多个反射镜对激光进行反射传输，其中每个镜子对激光存在固定的损耗，多个镜子叠加损耗后，对激光的整体损耗较大，另外反射镜面存在一定粗糙度，激光每经过一个镜面，镜面的表面粗糙起伏即会影响激光的空间传输相位，多次反射镜及透镜的叠加会使最终的激光输出空间能量分布复杂化。关于紫外激光匀化整形，目前主要采用透镜组或衍射元件对激光进行能量分布匀化，但是增加透镜会增加激光损耗，同时其匀化程度较低。匀化光纤作为一种激光传输介质，能够实现极低的传输损耗，同时能够实现极高的激光匀化程度，能够实现光刻中激光器到掩模版中的传输光路替代，简化光刻光路的设计难度。例如cn114859459a中记载的一种实现平顶能量分布同时控制光束质量的特种光纤。但是随着材料进步的同时，相应曝光光刻系统并未随之优化，现有的系统仍具有较多的冗余设备，这影响了生产效率，功耗和设备成本。例如jph0897125a、cn110431487a中的记载。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，大幅减少曝光光刻系统的冗余设备，提高激光利用效率，减低控制难度、功耗和制造成本。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统
3、激光光源；
4、衰减控制器，用于主动控制输出的激光功率；
5、光束耦合器，用于将光束耦合至匀化光纤；
6、匀化光纤，用于使入射的激光光束的能量在水平面上分布均匀；
7、准直扩束器，用于将入射光束直径扩大或缩小至一定倍数，输入端发散角微调结构，在调试准直后可固定，保证输出光斑的准直及稳定，并将光导向掩膜版。
8、优选的方案中，还包括：
9、掩膜版，用于镂刻加工图像；
10、投影物镜，用于将掩膜版上的图像光束按比例缩小，映射到硅片。
11、优选的方案中，所述的衰减控制器包括机械式光阑、压电晶体式光阑或旋转波片式衰减控制器。
12、优选的方案中，所述的光束耦合器为聚焦透镜，以缩小光斑传输进入匀化光纤；
13、或者光束耦合器为熔接结构，在激光光源为激光光纤输出时，将激光光纤与匀化光纤熔接。
14、优选的方案中，在匀化光纤上设有匀化光纤环，即将匀化光纤盘绕成多个环状结构固定，以增加激光匀化程度。
15、优选的方案中，在匀化光纤输出口与准直扩束器的输入口之间还设有分光耦合器，分光耦合器用于将入射光束分为多束光纤，其中一束与准直扩束器的输入口连接，另一束与能量探测器连接；
16、能量探测器用于检测激光能量波动，反馈调节激光光源的激光输出强度。
17、优选的方案中，准直扩束器输出光束的光斑界面能量呈平顶分布。
18、优选的方案中，平顶的顶面形状包括正方形、长方形、圆形、椭圆形、三角形或线形。
19、优选的方案中，匀化光纤设有包层和纤芯，纤芯的横截面形状包括正方形、长方形、圆形、椭圆形、三角形或线形。
20、优选的方案中，匀化光纤的匀化方法包括纤芯处渐变折射率、偏环结构、或者锐角、方角和钝角的空间非对称结构。
21、本专利技术提供了一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，通过采用匀化光纤，省略大量的反射镜和透镜，尤其是复眼透镜、狭缝衍射器等设备，大幅减少光束受灰尘影响和受设备精度影响的几率，提高光束质量。由于零部件的大量减少，使整个光刻系统的生产成本和控制难度大幅降低，能够提供稳定可靠的光刻曝光用激光。设置的匀化光纤环结构，进一步提高激光匀化效果。采用耦合方式分光，与现有技术中的分束器相比，损耗低，干扰少，精度更高。设置的匀化光纤环在匀化与能量衰减之间达到平衡，并能够根据需要对光源进行定制化的匀化。与现有技术相比，本专利技术减少了镜片使用量，减少了激光传输损耗；而且光纤为封闭波导传输，不受环境中灰尘的影响，常规光路镜片粘灰后影响极大，为光刻机的发展开拓了新的技术路线；而且现有技术的光刻机光路体积大，受环境振动后，镜片之间容易产生相对位移，光斑稳定性降低，而本专利技术的匀化光纤受振动影响低。
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1.一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，其特征是包括依次布置的：
2.根据权利要求1所述的一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，其特征是还包括：
3.根据权利要求1所述的一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，其特征是：所述的衰减控制器（2）包括机械式光阑、压电晶体式光阑或旋转波片式衰减控制器。
4.根据权利要求1所述的一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，其特征是：所述的光束耦合器（3）为聚焦透镜，以缩小光斑传输进入匀化光纤（4）；
5.根据权利要求1所述的一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，其特征是：在匀化光纤（4）上设有匀化光纤环（41），即将匀化光纤（4）盘绕成多个环状结构并固定，以增加激光匀化程度。
6.根据权利要求1所述的一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，其特征是：在匀化光纤（4）输出口与准直扩束器（7）的输入口之间还设有分光耦合器（5），分光耦合器（5）用于将入射光束分为多束光纤，其中一束与准直扩束器（7）的输入口连接，另一束与能量探测器（6）连接；
7.根据权利要
8.根据权利要求7所述的一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，其特征是：平顶的顶面形状包括正方形、长方形、圆形、椭圆形、三角形或线形。
9.根据权利要求1所述的一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，其特征是：匀化光纤（4）设有包层和纤芯，纤芯的横截面形状包括正方形、长方形、圆形、椭圆形、三角形或线形。
10.根据权利要求7~9任一项所述的一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，其特征是：匀化光纤的匀化方法包括纤芯处渐变折射率、偏环结构、或者锐角、方角和钝角的空间非对称结构。
...【技术特征摘要】
1.一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，其特征是包括依次布置的：
2.根据权利要求1所述的一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，其特征是还包括：
3.根据权利要求1所述的一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，其特征是：所述的衰减控制器（2）包括机械式光阑、压电晶体式光阑或旋转波片式衰减控制器。
4.根据权利要求1所述的一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，其特征是：所述的光束耦合器（3）为聚焦透镜，以缩小光斑传输进入匀化光纤（4）；
5.根据权利要求1所述的一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，其特征是：在匀化光纤（4）上设有匀化光纤环（41），即将匀化光纤（4）盘绕成多个环状结构并固定，以增加激光匀化程度。
6.根据权利要求1所述的一种用于半导体制备的投影曝光光刻光源系统，其特征是：在匀化光纤（4）输出口与准直扩束器（7）...
【专利技术属性】
技术研发人员：骆志军，廉正刚，皮亚斌，
申请(专利权)人：武汉长盈通光电技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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