采用数字相移的无掩模光刻方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种采用数字相移的无掩模光刻装置和方法，该装置包括照明系统、分束器、第一空间光调制器和一第二空间光调制器、以及投影光学系统。分束器将照明系统提供的照明光分成第一光束和第二光束，分别投向第一空间光调制器和第二空间光调制器。第一空间光调制器和第二空间光调制器分别将第一光束和第二光束调制成所需要形成的曝光图案的相互交错的第一子图案和第二子图案，再经分束器投射至投影光学系统。投影光学系统将第一光束和第二光束投影至一光刻对象，以在光刻对象上组合形成所述曝光图案，其中投射到光刻对象的第一子图案和第二子图案的相邻结构的相位差为１８０度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种涉及增强光刻分辨率方法，特别是使用空间光调制器的无掩模光 刻机的相移掩模分辨率增强方法及其装置。
技术介绍
光刻技术是用于在衬底表面印刷具有特征的构图，这样的衬底可包括用于制造平 面显示器(例如液晶显示器)、半导体器件、各种集成电路、电路板、生物芯片、微机械电子 芯片、光电子器件芯片等的基片。经常使用的基片是表面涂有感光介质的半导体晶圆或玻璃基片ο在光刻期间，芯片放置在芯片台上，通过曝光光学装置，将图像投射到芯片表面， 所投射的图像引起涂覆在芯片表面的感光层(例如光刻胶层)的特征变化。投影式光刻系统中，为了在芯片上制造器件，需要多个分划板(又称为掩模)。随 着特征尺寸的减小以及对于较小特征尺寸的精确公差需求等原因，这些分划板对于生产而 言成本很高，并且耗时很长，从而使利用分划板的投影式光刻系统制造成本越来越昂贵。为克服上述这些缺陷，出现了无掩模光刻系统，其相对于使用分划板的光刻系统， 在成本和灵活性上提供了很多益处。一种无掩模光刻系统使用空间光调制器(SLM)来代替 分划板，空间光调制器(SLM)包括数字微镜装置(DMD)、液晶显示器(LCD)和光栅阀(GLV) 等。SLM包括一个可以独立寻址和控制的像素阵列，每个像素可以处在ON或OFF的状态，以 代替分划板形成所需的图案。对于无掩模光刻系统来说，由于对象特征尺寸的持续缩小，存在提高分辨率的需 求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种无掩模光刻方法和装置，采用数字相移的 方式来提高系统的光刻分辨率。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种采用数字相移的无掩 模光刻装置，包括照明系统、分束器、第一空间光调制器和一第二空间光调制器、以及投影 光学系统。照明系统用以提供照明光。分束器将照明光分成第一光束和第二光束，分别投 向第一空间光调制器和第二空间光调制器。第一空间光调制器将第一光束调制成所需要形 成的曝光图案的第一子图案，再经分束器投射至一投影光学系统。第二空间光调制器将第 二光束调制成所需要形成的曝光图案的第子图案，再经分束器投射至投影光学系统，其中 第一子图案和第二子图案交错。投影光学系统将第一光束和第二光束投影至一光刻对象， 以在光刻对象上组合形成所述曝光图案，其中投射到光刻对象的第一子图案和第二子图案 的相邻结构的相位差为180度。在本专利技术的一实施例中，上述装置还包括曝光控制系统用以控制照明系统的照明光。在本专利技术的一实施例中，上述装置还包括第一光学装置，设置在分束器和第一空 间光调制器之间。在本专利技术的一实施例中，上述装置还包括第二光学装置，设置在分束器和第二空 间光调制器之间。在本专利技术的一实施例中，上述装置还包括扫描平台，用以承载光刻对象；以及扫 描控制系统，用以移动扫描平台，以转换曝光场。本专利技术另提供一种采用上述装置的无掩模光刻方法，包括以下步骤首先，将所需 要形成的曝光图案按相位分解成第一子图案和第二子图案，分别输入第一空间光调制器和 第二空间光调制器，其中第一子图案和第二子图案交错；其次，分别在第一空间光调制器和 第二空间光调制器上控制像素点，以形成表示第一子图案和第二子图案的光束，之后确保 投射到光刻对象的第一子图案和第二子图案的相邻结构的相位差为180度。本专利技术的上述技术方案，由于在无掩模光刻系统中使用相移技术，使两个相邻结 构的电磁场变得彼此异相，因为光的强度与电磁场振幅的矢量和的平方成正比，所以相移 的使用增大了在两个相邻结构之间存在最小强度点的可能性，使得可以区分彼此。由此，系 统从整体上大大提高了成像的对比度，增强了光刻的分辨率。附图说明为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具 体实施方式作详细说明，其中图1是本专利技术一实施例的无掩模光刻系统示意图。图2是根据本专利技术一实施例的曝光图案示意图。图3是图1所示系统的一空间光调制器所形成的图案。图4是图1所示系统的另一空间光调制器所形成的图案。图5是图1所示系统的两组空间光调制器通过投影系统组合而成的图案。具体实施例方式图1是本专利技术一实施例的无掩模光刻系统示意图。请参照图1所示，本实施例的 光掩模光刻系统包括曝光控制系统10、照明系统20、分束器30、投影光学系统40、扫描平台 50、扫描控制系统60、第一光学装置70、第一空间光调制器80、第一控制器90、第二光学装 置100、第二空间光调制器110、第二控制器120。曝光控制系统10用来控制照明系统20的照明光。第一光学装置70和第二光学装置100是透镜的组合，分别设置在分束器30与第 一空间光调制器80之间、分束器30与第二空间光调制器110之间、按需要起到导引光束、 扩束等作用。第一空间光调制器80和第二空间光调制器110分别在第一控制器90和第二控制 器120的控制下对入射光进行调制，以产生所需的图案。根据本专利技术的实施例，将所需要形 成的曝光图案(参照图2所示)按相位分解成第一子图案(图2中白色部分)和第二子图 案(图2中阴影部分)，这两个子图案是相互交错，交错的单位可为图案的最小特征尺寸。 第一子图案和第二子图案可分别输入第一控制器90和第二控制器120，据此控制第一空间4光调制器和第二空间光调制器上的各个像素点，以形成表示第一子图案(参照图3所示) 和第二子图案(参照图4所示)的光束。应当注意，需要确保投射到光刻对象200上的第一子图案和第二子图案的相邻结 构的波前相位差为180度。扫描平台50用以承载光刻对象200，例如半导体晶圆或玻璃基片。扫描控制系统 60可移动扫描平台50以转换曝光场。在本专利技术的实施例中，光刻所使用的光包括但不限于，可见光、红外光、紫外光、射线等。在图1所示的无掩模光刻系统中，照明系统20在曝光控制系统10的控制下，将照 明光通过分束器30分成第一光束和第二光束。第一光束通过第一光学装置70投向第一空 间光调制器80，第二光束通过光学装置100投向第二空间光调制器110。第一空间光调制 器80在第一控制器90的控制下将入射光调制后形成图3所示的第一子图案后投射出去， 再经过分束器30和投影光学系统40投影到光刻对象200上；第二空间光调制器110在第 二控制器120的控制下将入射光调制后形成图4所示的第二子图案投射出去，经过分束器 30和投影光学系统40投影到光刻对象200上。并且，经由第一空间光调制器80和经由第 二空间光调制器110投影到光刻对象200上的图案的相邻结构相互之间相差为180度，共 同组合成图5所示的图案进行曝光。曝光结束后，扫描控制系统60控制扫描平台50带动光刻对象200移植下一曝光 场，进行下一场的曝光。上述系统采用相移技术，对光波相位的调制来改善成像对比度，以增强光刻分辨 率。由于衍射的存在，两个相邻特征的电磁场分布归并到一起，使得很难区分一个特征结构 和另一个特征结构。通过使用相移技术，使两个相邻结构的电磁场变得彼此异相，因为光的 强度与电磁场振幅的矢量和的平方成正比，所以相移的使用增大了在两个相邻结构之间存 在最小强度点的可能性，使得可以区分彼此。由此，系统从整体上大大提高了成像的对比 度，增强了光刻的分辨率。虽然本专利技术已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本专利技术，任何本领域技 术人员，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种采用数字相移的无掩模光刻装置，包括：照明系统，用以提供照明光；分束器，将所述照明光分成第一光束和第二光束，分别投向一第一空间光调制器和一第二空间光调制器；所述第一空间光调制器，将第一光束调制成所需要形成的曝光图案的第一子图案，且经所述分束器投射至一投影光学系统；所述第二空间光调制器，将第二光束调制成所需要形成的曝光图案的第二子图案，且经所述分束器投射至一投影光学系统，其中第一子图案和第二子图案交错；投影光学系统，将所述第一光束和第二光束投影至一光刻对象，以在光刻对象上组合形成所述曝光图案，其中投射到光刻对象的第一子图案和第二子图案的相邻结构的相位差为１８０度。

【技术特征摘要】
1.一种采用数字相移的无掩模光刻装置，包括 照明系统，用以提供照明光；分束器，将所述照明光分成第一光束和第二光束，分别投向一第一空间光调制器和一 第二空间光调制器；所述第一空间光调制器，将第一光束调制成所需要形成的曝光图案的第一子图案，且 经所述分束器投射至一投影光学系统；所述第二空间光调制器，将第二光束调制成所需要形成的曝光图案的第二子图案，且 经所述分束器投射至一投影光学系统，其中第一子图案和第二子图案交错；投影光学系统，将所述第一光束和第二光束投影至一光刻对象，以在光刻对象上组合 形成所述曝光图案，其中投射到光刻对象的第一子图案和第二子图案的相邻结构的相位差 为180度。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括 曝光控制系统，用以控制所述照明系统的照明光。3.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周成刚，程谟嵩，
申请(专利权)人：上海科学院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]