一种光刻用光纤束以及光刻机制造技术

本公开实施例提供一种光刻用光纤束以及光刻机，所述光刻用光纤束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，其至少包括一根光刻光纤，所述光刻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，在所述光纤包层的入射端处设置螺旋相位结构，所述螺旋相位结构用于使得所述退激发高斯光束转换形成甜甜圈状的结构光光束，在所述光纤包层的出射端的外侧设置透镜结构。本公开实施例能够将曝光用光能量直接从光源传递到光刻胶表面，不需要透镜和透镜组，系统易于安装、占据空间小、成本和维护成本也降低；利用单根光纤可以实现至少两束波长不同的光束的同时和同轴传播，大大降低双光束光刻技术空间透镜组调节的技术难度。镜组调节的技术难度。镜组调节的技术难度。

【技术实现步骤摘要】
一种光刻用光纤束以及光刻机


[0001]本公开实施例涉及光刻
，特别涉及一种基于光纤实现超分辨光刻用的光纤束以及光刻机。

技术介绍

[0002]光刻技术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(也就是感光胶)上，使得光刻胶分子大小产生变化得到在特定溶剂中的溶解度以产生一定的对比度，进一步利用该溶剂对晶圆/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。
[0003]光刻是芯片生产的核心工艺技术，曝光后的光刻胶中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判断依据。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台或多台各种不同光刻精度的光刻机。
[0004]光刻机按光刻胶上形成图案的方式分为两大类，其中，第一类光刻机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或激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板被称为无掩模光刻机，前者也叫激光直写，后者也被称为LDI。
[0005]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，光在传播的过程中，需要多个和多种透镜组成透镜组，对光进行各类聚焦、强度均匀化、消除各类的光程差、色差、球差等，这种透镜组加工和组装技术难度大、成本高、需要维护、安装调试不便。

技术实现思路

[0006]为了改善上述的问题，从而能够本公开实施例的目的在于提供一种光刻用光纤束以及光刻机，以直接把光刻光能从光源传输到光刻胶从而实现高精度的光刻。
[0007]本公开一方面提供一种光刻用光纤束，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，其至少包括一根光刻光纤，所述光刻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，所述螺旋相位结构用于使得所述退激发高斯光束转换形成甜甜圈状的结构光光束，在所述光纤芯的出射端的外侧设置透镜结构。
[0008]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。
[0009]在一些实施例中，所述光纤芯采用掺杂石英或CaF2或掺杂的CaF2制成，所述光纤包层采用石英或CaF2材料制成。
[0010]在一些实施例中，所述光纤芯的直径在1um到10um之间，所述光纤包层的外径在
15um
‑
100um之间，所述光纤包层和所述光纤芯的光折射系数具有一定差别，所述差别在0.01到0.2之间。
[0011]在一些实施例中，所述螺旋相位结构采用螺旋相位板，在所述光纤芯的轴线上沿所述光纤包层的端面的天体角方向设置具有不同刻蚀深度的所述螺旋相位板。
[0012]在一些实施例中，所述螺旋相位结构采用满足螺旋相位要求的并且在曝光波长上实现聚焦的超表面结构。
[0013]在一些实施例中，所述透镜结构具有弧形外凸的结构，在所述透镜结构的外侧具有焦平面，所述透镜结构用于使所述曝光高斯光束在所述焦平面上形成高度聚焦的高斯束斑。
[0014]在一些实施例中，所述透镜结构是在所述光纤芯的端面上形成的光纤透镜或者是在所述光纤包层的端面上形成的超表面透镜。
[0015]在一些实施例中，当所述光刻用光纤束包括多根所述光刻光纤的情况下，所有所述光刻光纤中的所述螺旋相位结构和所述透镜结构分别构成阵列。
[0016]本公开还提供一种光纤光刻机，其采用上述任一项技术方案所述的光纤光刻束。
[0017]本公开实施例能够在光源与光刻胶表面之间实现用于光纤传输光刻的光，其能够将曝光用光能量经过光纤直接从光源传递到光刻胶表面，不需要透镜和透镜组，系统易于安装、占据空间小、成本和维护成本也降低；利用单根光纤可以实现波长不同的至少两束光束的同时和同轴传播，大大降低双光束光刻技术透镜组调节的技术难度。此外，利用光纤端面的相位结构把退激发高斯光束转变成甜甜圈状的结构光，能够实现利用普通紫外光通过STED光刻技术实现20纳米甚至10nm级别的超分辨光刻。
附图说明
[0018]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。
[0019]图1为本公开实施例的光刻用光纤束中光刻光纤的结构示意图；
[0020]图2为本公开实施例的光刻光纤的结构示意图；
[0021]图3为本公开实施例的光刻光纤中螺旋相位板的示意图；
[0022]图4为本公开实施例的光刻光纤中超表面结构的示意图。
具体实施方式
[0023]此处参考附图描述本公开的各种方案以及特征。
[0024]应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。
[0025]包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。
[0026]通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本公开的这些和其它特性将会变得显而易见。
[0027]还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本公开进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本公开的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
[0028]此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。
[0029]本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。
[0030]本公开实施例涉及一种能够实现超分辨的光刻用光纤束，其属于光纤光刻机的关键部件，所述光刻用光纤束能够将用于光刻的光束从发光源直接传输到需要曝光的光刻胶表面以便于后期的光刻。所述光刻用光纤束至少包括一根光刻光纤，也可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光刻用光纤束，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，其至少包括一根光刻光纤，所述光刻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，其特征在于，在所述光纤芯的入射端处设置螺旋相位结构，所述螺旋相位结构用于使得所述退激发高斯光束转换形成甜甜圈状的结构光光束，在所述光纤芯的出射端的外侧设置透镜结构。2.根据权利要求1所述的光刻用光纤束，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的光刻用光纤束，其特征在于，所述光纤芯采用掺杂石英或CaF2或掺杂的CaF2制成，所述光纤包层采用石英或CaF2材料制成。4.根据权利要求1所述的光刻用光纤束，其特征在于，所述光纤芯的直径在1um到10um之间，所述光纤包层的外径在15um
‑
100um之间，所述光纤包层和所述光纤芯的光折射系数具有一定差别，所述差别在0.01到0.2之间。5.根据权利要求1所述的光刻用光纤束...

【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：