一种光刻机制造技术

本公开实施例提出了一种光刻机，所述光刻机包括控制装置、激光光源、电光调制器、光纤传输系统、光聚焦系统以及电驱动工件台，所述控制装置与所述电光调制器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器对于所述激光光源发射的激光进行调制得到相应的曝光脉冲以及控制所述电驱动工作台进行运动。本公开实施例利用电光调制器对激光进行光强度的开关调制，调制的频率可以达到100GHz，利用同步化的电驱动工件台和电光调制在涂覆光刻胶的半导体晶圆或其他研发试样上形成大面积的微米纳米级图案，适用于集成电路或其它类似集成微纳系统研究、研发和生产。产。产。

【技术实现步骤摘要】
一种光刻机


[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在特定溶剂中的溶解度产生对比度。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行程图案。光刻机是芯片生产线的核心技术，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芯片产线先进程度的表征。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)和晶体管间金属互连工艺(后道)分别配置1台或多台各种不同加工精度的光刻机。光刻机按其在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行程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，光线都裸露在空气中。对于高精度的图形曝光，光路上空气因温度、气流、悬浮微粒都会对设备和曝光结果产生影响。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本公开实施例提出了一种光刻机，以解决现有技术中的现有光刻机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，光线都裸露在空气中等问题。
[0004]一方面，本公开提供一种光刻机，所述光刻机包括控制装置、激光光源、电光调制器、光纤传输系统、光聚焦系统以及电驱动工件台，所述控制装置与所述电光调制器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器对于所述激光光源发射的激光进行调制得到匹配的曝光光脉冲以及控制所述电驱动工作台进行运动。
[0005]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。
[0006]在一些实施例中，所述激光光源采用固体激光器、半导体激光器、气体激光器中的任意一种或者采用多个相同或者不同的连续激光器组成的阵列激光器。
[0007]在一些实施例中，所述激光光源发射的激光的波长在193nm到405nm的范围内，发射激光的功率在1mW到1kW的范围内，所述激光光源的激光发射的方式是以向自由空间发射的方式或者以耦合光纤输出的方式。
[0008]在一些实施例中，所述电光调制器至少包括高频电信号发生器，所述高频电信号
发生器产生的电脉冲经过放大后通过电光调制方式调整光波导的两臂的光相位，以形成具有目标宽度的脉冲光信号。
[0009]在一些实施例中，所述光纤传输系统用于传输经过调制的光信号的光纤，所述光纤采用单膜或多模光纤。
[0010]在一些实施例中，所述光纤采用有机光纤或石英光纤制成。
[0011]在一些实施例中，所述光聚焦系统采用能够与所述光纤传输系统耦合的光纤透镜。
[0012]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轴位于所述光聚焦系统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。
[0013]在一些实施例中，所述电驱动工件台包括第一驱动装置、第二驱动装置以及第三驱动装置，所述第一驱动装置控制所述电驱动工件台在Z轴方向上的运动，其Z轴方向上的定位和控制精度为100nm
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10um量级，所述电驱动工作台在Z轴方向上运动的最大位移量在5mm到50mm之间以及所述第二驱动装置和所述第三驱动装置分别控制所述电驱动工件台在X轴和Y轴方向上的运动，其在X轴和Y轴两个轴向的定位和控制精度控制在2nm到1um之间，所述电驱动工作台在X轴和Y轴方向上的运动最大位移量为50mm到320mm。
[0014]本公开实施例利用光纤连接激光光源和光聚焦系统，避免自由空间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，光纤光刻机光路简单，制造和维护成本都大大降低；光纤连接从光源到光聚焦系统，可以大大缩短光路的长度；采用电光调制实现对光刻的激光光能的开关，结合电驱动工作台的移动，实现光刻的图案化功能，光电调制技术可以实现达到100GHz 的图案产生频率，比无掩模的电子束曝光机图案发生器100MHz的图形发生器频率高100倍以上，相应的图案加工速率也可以提高100倍。本公开实施例利用电光调制器对激光进行光强度的开关调制，调制的频率可以达到 100GHz，利用同步化的电驱动工件台和电光调制在涂覆光刻胶的半导体晶圆或其他研发试样上形成大面积的微米纳米级图案，适用于集成电路或其它类似集成微纳系统研究、研发和生产。
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刻机的系统示意图；
[0017]图2为本公开实施例的光刻机的控制装置的结构示意图；
[0018]图3为本公开实施例的光刻机的激光光源的结构示意图；
[0019]图4为本公开实施例的光刻机的光聚焦系统的结构示意图。
具体实施方式
[0020]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。
[0021]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，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0022]为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
[0023]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光刻机，所述光刻机包括控制装置、激光光源、电光调制器、光纤传输系统、光聚焦系统以及电驱动工件台，所述控制装置与所述电光调制器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器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所述的光刻机，其特征在于，所述激光光源采用固体激光器、半导体激光器、气体激光器中的任意一种或者采用多个相同或者不同的连续激光器组成的阵列激光器。4.根据权利要求3所述的光刻机，其特征在于，所述激光光源发射的激光的波长在193nm到405nm的范围内，发射激光的功率在1mW到1kW的范围内，所述激光光源的激光发射的方式是以向自由空间发射的方式或者以耦合光纤输出的方式。5.根据权利要求1所述的光刻机，其特征在于，所述电光调制器至少包括高频电信号发生器，所述高频电信号发生器产生的电脉冲经过放大后通过电光调制方式调整光波导的两臂的光相位，以形成具有目标宽度的光脉冲信号...

【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：