CN101135856B - 激光直写装置及激光直写方法 - Google Patents
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Abstract
一种激光直写装置及激光直写方法:其中激光直写装置包括激光源,发射单束激光束;分光***,将激光源发出的单束激光束分成至少两束等距的激光束;至少两个开合控制***,从分光***发射的每束激光束有对应的开合控制***,开合控制***在接收到从分光***发射的激光束时打开通路并进行发射。本发明通过分光***中的分光镜将单束激光束分成多束激光束,使制作光罩的时间缩短,制作光罩的效率提高。
Description
技术领域
本发明涉及激光直写装置及激光直写方法,特别涉及多束激光束直写装置及多束激光束直写方法。
背景技术
随着半导体集成电路制造技术的发展,集成电路中所含元件的数量不断增加,元件的尺寸也因集成度的提升而不断地缩小,线的宽度也越来越窄。作为半导体制造关键技术之一的光罩制作也不断地改进来适应图形细微化的发展。由于限制光刻所能获得的最小特征尺寸直接与光刻***所能获得的分辨率直接相关,而减小光源的波长是提高分辨率的最有效途径。因此,目前为制作高精度的光罩,采用越来越短波长的直写装置对光罩进行图形化,其中常用的短波长直写装置有紫外激光直写装置。
现有激光直写装置如图1所示,包括激光源10、光调制器12、偏转器14、准直***16、开合控制***18、聚焦透镜20、干涉***26和基片载物台24,其中,激光源10发射激光束至光调制器16,激光束经光调制器16聚焦后射向偏转器14,偏转器14出射激光束至准直***16,开合控制***18接收准直***16射出的激光束并发射至聚焦透镜20,聚焦透镜20对激光束聚焦且发射至基片载物台24上的基片22表面。
现有激光直写方法,继续参考图1所示,由激光源10发射单束激光束,经光调制器12对激光束进行聚焦;聚焦后的激光束经过偏转器14,控制激光束偏转方向;通过准直***16对激光束进行准直后,将激光束射入开合控制***18;开合控制***18对激光束进行识别,输出至聚焦透镜20;聚焦透镜20对激光束进行聚焦,并将图形直写至基片载物台24上的基片22表面的一个位置;干涉***26控制基片载物台24移动,重复上述步骤,在基片22的不同位置直写图形,直至将整个基片22表面写入图形。
具体激光直写装置和激光直写方法如专利号为00814427.3的中国专利所公开的技术方案。
但是,由于现有技术是使用的是单束激光束直写,这样就造成制作光罩所用时间长,从而导致制作光罩的效率低。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种激光直写装置和激光直写方法,避免由于单束激光束直写所造成的制作光罩时间长,进而导致制作光罩的效率低。
为解决上述问题,本发明提供一种激光直写装置,包括激光源,发射单束激光束;分光***,将激光源发出的单束激光束分成至少两束等距的激光束;至少两个开合控制***,从分光***发射的每束激光束有对应的开合控制***,开合控制***在接收到从分光***发射的激光束时打开通路并进行发射。
所述分光***由分光镜组和锯齿形反射镜组成,分光镜组将单束激光束分成至少两束激光束,锯齿形反射镜将从分光镜接收到的至少两束激光束变成相等距离。
所述分光镜组包括至少一个分光镜,且当包括多于等于两个分光镜时,分光镜串联倍分激光束。
所述分光镜组由第一分光镜和第二分光镜组成,第一分光镜将激光源发出的单束激光束分成两束激光束,第二分光镜接收第一分光镜出射的两束激光束并将两激光束分成四束激光束。
所述第一分光镜厚度为第二分光镜厚度的2倍,第一分光镜的厚度为2mm。第一分光镜厚度还可以为第二分光镜厚度的0.5倍,第一分光镜的厚度为1mm。
在第一分光镜和第二分光镜的激光束入射面镀有半反半透膜,激光束透射面镀有全反膜。
所述锯齿形反射镜的各锯齿之间等距,锯齿间距为1cm至3cm。
开合控制***的数量与激光束数量相同。
为解决上述问题,本发明还提供一种激光直写方法,包括下列步骤:通过激光源发射单束激光束;分光***将激光源发出的单束激光束分成至少两束等距的激光束并进行发射;从分光***发射的每束激光束有对应的开合控制***,所述开合控制***至少两个,开合控制***在接收到从分光***发射的激光束时打开通路并进行发射;基片接收开合控制***射出的至少两束激光束。
所述分光***由分光镜组和锯齿形反射镜组成,分光镜组将单束激光束分成至少两束激光束,锯齿形反射镜将从分光镜接收到的至少两束激光束变成相等距离。
所述分光镜组包括至少一个分光镜,且当包括多于等于两个分光镜时,分光镜串联倍分激光束。
所述分光镜组由第一分光镜和第二分光镜组成,第一分光镜将激光源发出的单束激光束分成两束激光束,第二分光镜接收第一分光镜出射的两束激光束并将两激光束分成四束激光束。
所述第一分光镜厚度为第二分光镜厚度的2倍,第一分光镜的厚度为2mm。第一分光镜厚度还可以为第二分光镜厚度的0.5倍,第一分光镜的厚度为1mm。
在第一分光镜和第二分光镜的激光束入射面镀有半反半透膜,激光束透射面镀有全反膜。
所述锯齿形反射镜的各锯齿之间等距,锯齿间距为1cm至3cm。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:通过分光***将单束激光束分成至少两束等距的激光束来制作光罩,使制作光罩的时间缩短,制作光罩的效率提高。
附图说明
图1是现有技术激光直写装置示意图。
图2是本发明激光直写装置示意图。
图3是本发明激光直写方法流程图。
图4A至图4B是本发明分光镜将单光束分成多光束示意图。
图5是本发明将完整图形数据进行分割的示意图。
图6是本发明单束激光束经过分光***后分成间距相同的多光束示意图。
图7是本发明激光束通过开合控制***进出的示意图。
具体实施方式
随着集成电路器件集成度的提高,集成电路器件中的特征尺寸也在不断地减小,因此对光刻技术的要求也越来越高,需要在光刻中使用的光照辐射必须具有越来越短的波长,以在日益减小的尺寸中成功地进行图案化。但是现有技术所用的激光直写装置都是单光束的,因此在制作光罩时所用时间较长。本发明将单束激光束进行分光后变为至少两束激光束,使制作光罩的时间缩短,制作光罩的效率提高。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
图2是本发明激光直写装置示意图。如图2所示,激光直写装置包括:激光源30,发射单束激光束;分光***38,将激光源30发出的单束激光束分成至少两束等距的激光束;至少两个开合控制***40,从分光***38发射的每束激光束有对应的开合控制***40,开合控制***40在接收到从分光***38发射的激光束时打开通路并进行发射。
本实施例的另一优选方案为在上述激光直写装置中加入光调制器32、偏转器34、准直***36、聚焦透镜42、基片载物台46和干涉***48。激光源30发射单束激光束;光调制器32将激光源30发射的单束激光束聚焦;偏转器34对光调制器32聚焦的单束激光束进行偏转角度控制;准直***36将从偏转器34出射的单束激光束进行准直;分光***38将从准直***36接收到单束激光束分成至少两束等矩的激光束;至少两个开合控制***40,从分光***38发射的每束激光束有对应的开合控制***40,开合控制***40在接收到从分光***38发射的激光束时打开通路,并将激光束发射至聚焦透镜42;聚焦透镜42对激光束聚焦且出射至由干涉***48控制的基片载物台46上的基片44表面。
本实施例中,用分光镜组和锯齿形反射镜组成分光***38。除实施例外,也可用五角棱镜、光栅或梯形棱镜等与锯齿形反射镜组成分光***。
所述分光镜组包括至少一个分光镜,将单束激光束分成至少少两束激光束;且当包括多于等于两个分光镜时,分光镜串联倍分激光束。本实施例中,分光镜组包括第一分光镜和第二分光镜,第一分光镜将激光源发出的单束激光束分成两束激光束,第二分光镜接收第一分光镜出射的两束激光束并将两激光束分成四束激光束。当然,在分光镜组中还可由三块分光镜组成将单束激光束分成八束激光束、由四块分光镜组成可将单束激光束分成十六束激光束或五块分光镜将单束激光束分成三十二束激光束,甚至可由更多的分光镜组成分光镜组将单光束分成更多光束,具体数量可根据实施时的需要来定。
所述第一分光镜厚度为第二分光镜厚度的2倍,第一分光镜的厚度为2mm。第一分光镜厚度还可以为第二分光镜厚度的0.5倍,第一分光镜的厚度为1mm。在第一分光镜和第二分光镜的激光束入射面镀有半反半透膜,激光束透射面镀有全反膜。
锯齿形反射镜的各锯齿之间等距,锯齿间距根据分割图形的间距来定。本实施例中,锯齿间距为1cm至3cm,具体采用例如1 cm、2cm或3cm。
开合控制***40的数量同激光束的数量相同。本实施例中,将激光束通过分光***38分成了四束,因此,开合控制***40有四个。当然还可将激光束分成五束、六束、七束或八束等,那么开合控制***40就有五个、六个、七个或八个等。
图3是本发明激光直写方法流程图。如图3所示,执行步骤S201通过激光源发射单束激光束;S202分光***将激光源发出的单束激光束分成至少两束等距的激光束并进行发射;S203从分光***发射的每束激光束有对应的开合控制***,所述开合控制***至少两个,开合控制***在接收到从分光***发射的激光束时打开通路并进行发射;S204基片接收开合控制***射出的至少两束激光束。
继续参考图2,激光源30发射单束激光束至光调制器32;单束激光束经光调制器32聚焦后射向偏转器34;偏转器34对激光束进行偏转角度控制并出射单束激光束至分光***38;分光***38将偏转器34发出的单束激光束分成至少两束等距的激光束并进行发射;从分光***38发射的每束激光束有对应的开合控制***40,所述开合控制***40至少两个,开合控制***40在接收到从分光***38发射的激光束时打开通路,并将激光束发射到聚焦透镜42;聚焦透镜42对激光束聚焦且出射至由干涉***48控制的基片载物台46上的基片44表面。
图4A至图4B是本发明分光镜将单光束分成多光束示意图。如图4A所示,单束激光束入射厚度为1mm的分光镜51,分光镜激光入射面510上镀有半透半反膜,分光镜激光透射面511上镀有全反射膜;单束激光束经过分光镜激光入射面510,一部分光在分光镜激光入射面510直接反射,另一部分光则透射进入分光镜51至分光镜激光透射面511;透射至分光镜激光透射面511的光经由全反射膜全反射至分光镜激光入射面510并透射出分光镜入射面510,此时单束激光束分成双束激光束;双束激光束入射厚度为2mm的分光镜52,分光镜激光入射面520上镀有半透半反膜,分光镜激光透射面521上镀有全反射膜;双束激光束经过分光镜激光入射面520,一部分光在分光镜激光入射面520直接反射,另一部分光则透射进入分光镜52至分光镜激光透射面521;透射至分光镜激光透射面521的光经全反射膜全反射至分光镜激光入射面520并透射出分光镜激光入射面520,此时将双束激光束分成四束激光束。
如图4B所示,单束激光束入射厚度为2mm的分光镜53,分光镜激光入射面530上镀有半透半反膜,分光镜激光透射面531上镀有全反射膜;单束激光束经过分光镜激光入射面530,一部分光在分光镜激光入射面530上直接反射,另一部分光则透射进入分光镜53至分光镜激光透射面531;透射至分光镜激光透射面531的光经全反射膜全反射至分光镜激光入射面530并透射出分光镜激光入射面530,此时单束激光束分成双束激光束;双束激光束入射厚度为1mm的分光镜54,分光镜激光入射面540上镀有半透半反膜,分光镜激光透射面541上镀有全反射膜;双束激光束经过分光镜激光入射面540,一部分光在分光镜激光入射面540直接反射,另一部分光则透射进入分光镜54至分光镜激光透射面541;透射至分光镜激光透射面541的光经全反射膜全反射至分光镜激光入射面540并透射出分光镜激光入射面540,此时将双束激光束分成四束激光束。
本实施例中,激光束射向分光***的分光镜,激光束与分光镜所成的角度为45度。单束激光束经分光镜组分成四束激光束,再由锯齿形反射镜把四束激光束分散成间距为1cm至3cm的四束激光束,其中光束与锯齿形反射镜的入射面成45度。除本实施例外,光束与锯齿形反射镜的入射面所成的角度还可以是30度、60度或120度。
本实施例中,双束激光束能量分别为单束激光束能量的50%,四束激光束能量分别为单束激光束能量的25%。
图5是本发明将完整图形数据进行分割的示意图。如图5所示,在曝光之前先对整个图形进行分割,如果想通过四束激光束将图形输出,就把图形分割成四等份,然后通过分光***将激光束分成四束,开合控制***接受到激光束信息后输出激光束至聚焦透镜进行聚焦并将图形直写至基片上。如果是想通过六束光束将图形输出,就把图形分割成六等份,然后通过分光***将激光束分成六束,开合控制***接受到激光束信息后打开并输出激光束至聚焦透镜进行聚焦并将图形直写至基片上。
本实施例中,可将一完整图形分成二、三、五、七、八、九、十等不同数量的图形,然后再将单光束按分割图形的数量分成相应数量的光束,并设置相同数量的开合控制***。
图6是本发明单束激光束经过分光***后分成间距相同的多光束示意图。如图6所示,将图5中的整个图形进行分割,分成四个图形;按所分图形数量,单束激光束经过分光镜61后,将单束激光束分成双束激光束;双束激光束又经过分光镜62后,分成四束激光束;出射的四束激光束是等距的,经过锯齿形反射镜63后,出射的四束激光束将图形直写至基片上;四束激光束直写至基片上的四个图形拼合为一完整的图形。
本实施例中,锯齿形反射镜63的各锯齿之间应精确等距,而且能够把多光束经过反射之后的间距拉到足够大,才能进入相应的开合控制***,锯齿间距应该在1cm至3cm之间。
图7是本发明激光束通过开合控制***进出的示意图。如图7所示,激光束进入开合控制***中的声光控制晶体,图形电路板读取激光束包含的图形信息,根据读取到图形信息的黑或白控制射频信号电路发射1或0信号,变频控制器从射频信号电路得到1或0信号后,发出不同频率的声波控制声光控制晶体对光路进行开合。
本发明虽然以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以做出可能的变动和修改,因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (17)
1.一种激光直写装置,包括:
激光源,发射单束激光束;
分光***,将激光源发出的单束激光束分成至少四束等距且光强相同的激光束;
至少四个开合控制***,从分光***发射的每束激光束有对应的开合控制***,开合控制***在接收到从分光***发射的激光束时打开通路并进行发射。
2.根据权利要求1所述的激光直写装置,其特征在于:所述分光***包括分光镜组和锯齿形反射镜,分光镜组将单束激光束分成至少四束激光束,锯齿形反射镜将从分光镜组接收到的至少四束激光束变成相等距离。
3.根据权利要求2所述的激光直写装置,其特征在于:所述分光镜组包括至少一个分光镜,且当包括多于等于两个分光镜时,分光镜串联倍分激光束。
4.根据权利要求3所述的激光直写装置,其特征在于:所述分光镜组包括第一分光镜和第二分光镜,其中第一分光镜将激光源发出的单束激光束分成两束激光束,第二分光镜接收第一分光镜出射的两束激光束并将两激光束分成四束激光束。
5.根据权利要求4所述的激光直写装置,其特征在于:所述第一分光镜厚度为第二分光镜厚度的2倍,第一分光镜的厚度为2mm。
6.根据权利要求4所述的激光直写装置,其特征在于:所述第一分光镜厚度为第二分光镜厚度的0.5倍,第一分光镜的厚度为1mm。
7.根据权利要求4至6任一项所述的激光直写装置,其特征在于:在第一分光镜和第二分光镜的激光束入射面镀有半反半透膜,激光束透射面镀有全反膜。
8.根据权利要求2所述的激光直写装置,其特征在于:所述锯齿形反射镜的各锯齿之间等距,锯齿间距为1cm至3cm。
9.根据权利要求1所述的激光直写装置,其特征在于:开合控制***的数量与从分光***发射的激光束数量相同。
10.一种激光直写方法,包括下列步骤:
通过激光源发射单束激光束;
分光***将激光源发出的单束激光束分成至少四束等距且光强相同的激光束并进行发射;
从分光***发射的每束激光束有对应的开合控制***,所述开合控制***至少四个,开合控制***在接收到从分光***发射的激光束时打开通路并进行发射;
基片接收开合控制***射出的至少四束激光束。
11.根据权利要求10所述的激光直写方法,其特征在于:所述分光***包括分光镜组和锯齿形反射镜,分光镜组将单束激光束分成至少四束激光束,锯齿形反射镜将从分光镜组接收到的至少四束激光束变成相等距离。
12.根据权利要求11所述的激光直写装置,其特征在于:所述分光镜组包括至少一个分光镜,且当包括多于等于两个分光镜时,分光镜串联倍分激光束。
13.根据权利要求12所述的激光直写方法,其特征在于:所述分光镜组包括第一分光镜和第二分光镜,第一分光镜将激光源发出的单束激光束分成两束激光束,第二分光镜接收第一分光镜出射的两束激光束并将两激光束分成四束激光束。
14.根据权利要求13所述的激光直写方法,其特征在于:所述第一分光镜厚度为第二分光镜厚度的2倍,第一分光镜的厚度为2mm。
15.根据权利要求13所述的激光直写方法,其特征在于:所述第一分光镜厚度为第二分光镜厚度的0.5倍,第一分光镜的厚度为1mm。
16.根据权利要求13至15任一项所述的激光直写方法,其特征在于:在第一分光镜和第二分光镜的激光束入射面镀有半反半透膜,激光束透射面镀有全反膜。
17.根据权利要求11所述的激光直写方法,其特征在于:所述锯齿形反射镜的各锯齿之间等距,锯齿间距为1cm至3cm。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100908 Termination date: 20180831 |