專利名稱：基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于半導體制造光刻領域，尤其涉及一種基于空間光調制器的無掩膜曝光系統。
背景技術：
光刻是半導體制造行業最關鍵的技術之一，其曝光技術可分為傳統光學曝光、電子束曝光、離子束曝光和X射線曝光等。其中，傳統光學曝光技術中的接觸式曝光可以獲得較高的分辨率，但掩膜版和晶片之間重復接觸的結果是在掩膜版上產生缺陷，這些缺陷將被重復復印到晶片上，導致產品的良率下降；接近式曝光雖然避免了接觸式曝光中產生的缺陷問題，但由于間隙的增大卻帶來了分辨率的急劇下降；投影式曝光利用光學投影成像的原理將掩膜版投影成像到晶片上，進行非接觸式式曝光，既獲得了和接觸式曝光一樣的分辨率，又避免了接觸式曝光損傷、沾污掩膜版的弊端，成為目前傳統光學曝光的主流曝光技術；但是投影曝光技術還是沒有避免掩膜版的使用，電子束曝光無需掩膜版，可以在計算機的控制下直接對涂有感光材料的晶片繪圖曝光；但電子束曝光生產率低下，且會產生嚴重的鄰近效應，影響圖像的分辨率及圖形的精度，目前電子束曝光只適用于掩膜版的制作及集成電路中某些關鍵部分的小批量生產；離子束曝光也無需掩膜版，可直接對晶片曝光，且無鄰近效應，但由于對準精度問題尚未解決，用于大批量生產尚需時日；x射線曝光仍在實驗研制階段，尚未用于大批量生產。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種結構簡單的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，該系統無需掩膜版能直接對晶片曝光，具有較高的成本優勢，且適于大批量商業化生產。為解決上述問題，本實用新型提供一種基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，沿光軸方向依次包括照明光源，與所述照明光源配套的光束整形系統，空間光調制器，與所述空間光調制器配套的偏振光學器件，投影透鏡及晶片支撐架；所述晶片支撐架上固定待曝光的晶片，所述空間光調制器與所述晶片支撐架關于所述投影透鏡滿足物像共軛關系O進一步的，所述照明光源為普通照明光源或激光照明光源。進一步的，所述普通光照明光源為汞燈、鹵鎢燈、氙燈或金屬鹵素燈。進一步的，所述激光光源為單個激光器或由多個激光器組合而成的激光器。進一步的，所述激光器為可見光激光器或不可見光激光器。進一步的，所述激光器為固體激光器、氣體激光器或半導體激光器中的一種或其組合。進一步的，所述光束整形系統為積分方棒和成像透鏡的組合，或雙排復眼透鏡和成像透鏡的組合。[0011]進一步的，所述積分方棒為實心或空心的。進一步的，所述積分方棒為空心的，由四塊鍍有寬帶反射介質膜的平板玻璃粘合。進一步的，所述雙排復眼透鏡由兩個完全相同的復眼透鏡組成，每個復眼透鏡都是由一系列結構相同的矩形小透鏡拼接而成的透鏡陣列。進一步的，所述雙排復眼透鏡的兩個復眼透鏡之間的距離等于每個矩形小透鏡的焦距。進一步的，所述成像透鏡具有成像功能，用于將所述積分方棒的沿光軸方向的后端面或雙排復眼透鏡中沿光軸方向的前排復眼透鏡按比例成像到所述空間光調制器上。進一步的，所述照明光源為激光照明光源，所述光束整形系統包括擴束準直系統、光束整形器件和傅立葉變換·透鏡。進一步的，所述擴束準直系統包括一個消球差雙凹透鏡和一個凸透鏡，其中所述凸透鏡的前焦點和消球差雙凹透鏡的前焦點重合。進一步的，所述凸透鏡為雙凸透鏡或平凸透鏡。進一步的，所述光束整形器件為純相位衍射型光學器件。進一步的，所述傅立葉變換透鏡為具有傅立葉變換功能的消色差的雙膠合透鏡。進一步的，所述空間光調制器為液晶空間光調制器。進一步的，所述空間光調制器為液晶空間光調制器，所述偏振光學器件為粘貼在所述液晶空間光調制器沿光軸方向前后兩側的透振方向相互垂直的兩個偏振片，其中前面的偏振片起到起偏作用，后面的偏振片起到檢偏作用。進一步的，所述空間光調制器為硅基液晶空間光調制器，所述偏振光學器件是偏振分束鏡，所述偏振分束鏡為由兩塊直角棱鏡中間夾一層偏振分束膜粘合而成，其中所述偏振分束膜對入射光波具有起偏作用，對出射光波具有檢偏作用。進一步的，所述投影透鏡具有投影成像功能，用于將空間光調制器上顯示的圖形信息按比例成像到所述待曝光的晶片上，并在計算機的控制下實施無掩膜、非接觸式曝光。進一步的，所述晶片支撐架具有實現圖像對準功能的兩個晶片定位釘。綜上所述，本實用新型基于空間光調制器的無掩膜曝光系統，包括照明光源及其配套的光束整形系統、空間光調制器及其配套的偏振光學器件、投影透鏡和晶片支撐架。照明光源發出的光經光束整形系統整形成為適合空間光調制器尺寸大小的均勻照明光束，照亮所述空間光調制器，在所述配套的偏振光學器件的配合作用下，所述空間光調制器可通過計算機的控制顯示各種圖形結構，后續再經投影透鏡投影成像到晶片上，便可對晶片實施無掩膜曝光。該系統可應用于半導體行業的光刻工藝中，適于大批量生產。
圖1是基于空間光調制器的無掩膜曝光系統的原理結構圖；圖2a-圖2b是基于LCD的普通光源照明無掩膜曝光系統的兩種實施方案結構示意圖；圖2c-圖2d是基于LCoS的普通光源照明無掩膜曝光系統的兩種實施方案結構示意圖；[0030]圖2e是基于LCD的激光照明無掩膜曝光系統的一種實施方案結構示意圖；圖2f是基于LCoS的激光照明無掩膜曝光系統的一種實施方案結構示意圖；圖3是積分方棒結構示意圖；圖4是復眼透鏡結構示意圖；圖5是擴束準直系統示意圖；圖6是前后粘貼偏振片的IXD整體結構示意圖；圖7是偏振分束鏡不意圖；圖8是LCoS結構示意圖；圖9是晶片支撐架結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本實用新型的內容作進一步說明。當然本實用新型并不局限于該具體實施例，本領域內的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本實用新型的保護范圍內。其次，本實用新型利用示意圖進行了詳細的表述，在詳述本實用新型實例時，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應以此作為對本實用新型的限定。本實用新型提供了一種基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，沿同一光傳播方向依次包括照明光源，與所述照明光源配套的光束整形系統，空間光調制器，與所述空間光調制器配套的偏振光學器件，投影透鏡及晶片支撐架；所述晶片支撐架固定有待曝光的晶片，所述空間光調制器與所述晶片支撐架關于所述投影透鏡滿足物像共軛關系。照明光源發出的光經光束整形系統整形成為適合空間光調制器尺寸大小的均勻照明光束，照亮所述空間光調制器，在所述配套的偏振光學器件的配合作用下，所述空間光調制器可通過計算機的控制顯示各種圖形結構，后續再經投影透鏡投影成像到晶片上，便可對晶片實施無掩膜曝光。如圖2a_圖2d所示，所述照明光源I可以是普通照明光源，如汞燈、鹵鎢燈、氙燈、金屬鹵素燈等，如圖2e_圖2f所示，所述照明光源I也可以是激光光源。如圖2e_圖2f中所述照明光源I所示的單個激光器還可以用多個激光器的組合來代替；所述的激光器可以是固體激光器、氣體激光器，也可以是半導體激光器；可以是可見光激光器，也可以是不可見光激光器。如圖2a_圖2d所示，與所述普通照明光源相配套I的光束整形系統3可以由積分方棒31和成像透鏡32組成，也可以由雙排復眼透鏡311、312和成像透鏡32組成。如圖3所示，所述積分方棒31由四塊鍍有寬帶高反射介質膜的平板玻璃粘合而成；如圖4所示，所述雙排復眼透鏡311和312的結構由一系列結構相同的矩形小透鏡按某種方式拼接而成的透鏡陣列；需要說明的是,與積分方棒31相對應的反光碗2是橢球形反光碗,與復眼透鏡311和322對應的反光碗2是拋物面形反光碗。所述成像透鏡32具有成像功能，可將光束整形系統3的前端面或后端面按比例成像到空間光調制器上。[0049]如圖2e-圖2f所示，激光光源I相配套光束整形系統3包括擴束準直系統31，光束整形器件32和傅立葉變換透鏡33。如圖5所示，所述擴束準制系統31的結構包括擴束鏡311和準直鏡312，該系統可將激光光源I發出的激光束變成具有一定束斑大小的平行光。所述光束整形器件32為純相位衍射型光學器件；所述傅立葉變換透鏡33是消色差的雙膠合透鏡，具有傅立葉變換功能。所述空間光調制器4可以是如圖2a、圖2b和圖2e中所示的液晶空間光調制器(IXD)，也可以是如圖2c、圖2d、和圖2f中4所示的硅基液晶空間光調制器(LCoS)。如圖6所示，與所述如圖2a、圖2b和圖2e中4所示的液晶空間光調制器相配套的偏振光學器件是粘貼在液晶空間光調制器前后兩側的透振方向相互垂直的兩個偏振片41和42，其中前面的偏振片起起偏作用，后面的偏振片起檢偏作用，整體結構示意圖；與所述如圖2c、圖2d、和圖2f中4所示的LCoS相配套的偏振光學器件是偏振分束鏡5 ;所述偏振分束鏡5是由兩塊直角棱鏡51和52中間夾一層偏振分束膜53粘合而成，其中偏振分束膜53對入射光波具有起偏作用，對出射光波具有檢偏作用。如圖7所示，所述LCoS的整體結構示意圖，包括硅基板41、液晶材料42和ITO透明玻璃板43。所述投影透鏡6可以是單透鏡，也可以是多個透鏡的組合，具有投影成像功能，可將空間光調制器4上顯示的圖形信息按比例成像到晶片上，在計算機的控制下實施無掩膜、非接觸式曝光。所述晶片支撐架7的結構示意圖如圖9所示，在曝光過程中可將晶片固定，晶片支撐架7上還有兩個定位釘71，可實現晶片對準功能。以下結合幾具體實施例，詳細說明本實用新型中基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統的結構，當然本實用新型中基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統的結構并不限制于以下實施例。實施例一如圖2a所示，本實施例中，所述空間光調制器4為液晶空間光調制器，所述照明光源I為汞燈，所述無掩膜曝光系統包括采用汞燈作為照明光源1、橢球形反光碗2、積分方棒31、成像透鏡32、液晶空間光調制器(IXD)4、投影透鏡6、晶片支撐架7等。汞燈的照明光源I位于橢球形反光碗2的前焦點處,積分方棒31位于橢球形反光碗2的后焦點后面一定距離處，成像透鏡32位于積分方棒3的后面，液晶空間光調制器位于成像透鏡32的后面，投影透鏡6位于液晶空間光調制器的后面，晶片支撐架7位于投影透鏡6的后面。積分方棒31的后端面與液晶空間光調制器關于成像透鏡32滿足物像共軛關系，液晶空間光調制器和晶片支撐架7所在的位置關于投影透鏡6滿足物像共軛關系。汞燈的照明光源I發出的光經橢球形反光碗2反射后匯聚在橢球反光碗2的后焦點處成為具有一定發散角的點光源，繼續往后傳播，被收集 到積分方棒31中，經多次反射后在積分方棒31的后端面形成均勻的矩形照明光束；成像透鏡32將積分方棒31后端面上的均勻矩形照明光束按比例成像到液晶空間光調制器上；在如圖6所示的液晶空間光調制器前后表面的兩個相互垂直的偏振片41和42的配合作用下，通過電腦控制各個像素液晶材料的旋轉角度，就能在液晶空間光調制器上顯示所需要的掩膜版結構；投影透鏡6將液晶空間光調制器上顯示的掩膜版結構投影成像到晶片支持架7上，就可對固定在晶片支撐架7上的晶片實施非接觸式曝光，如圖9所示的晶片支撐架7上的定位釘71起圖形對位作用，此系統在曝光過程中無需掩膜版也無需快門，只需計算機自動控制液晶空間光調制器即可。實施方案二如圖2b所示，本實施例中所述空間光調制器4為液晶空間光調制器，所述照明光源I為鹵素燈，所述無掩膜曝光系統包括鹵素燈作為照明光源1、拋物面形反光碗2、第一排復眼透鏡311、第二排復眼透鏡312、成像透鏡32、液晶空間光調制器、投影透鏡6、晶片支撐架7等。鹵素燈的照明光源I位于拋物面形反光碗2的焦點處，第一排復眼透鏡311位于拋物面形反光碗2的后面一定距離處，第二排復眼透鏡312位于第一排復眼透鏡311的后面，成像透鏡32位于第二排復眼透鏡312的后面，液晶空間光調制器位于成像透鏡32的后面，投影透鏡6位于液晶空間光調制器的后面，晶片支撐架7位于投影透鏡6的后面；第一排復眼透鏡311與第二排 復眼透鏡312之間的距離等于每個矩形小透鏡的間距；第一排復眼透鏡311和液晶空間光調制器關于成像透鏡32滿足物像共軛關系，液晶空間光調制器和晶片支撐架7所在的位置關于投影透鏡6滿足物像共軛關系。鹵素燈的照明光源I發出的光經拋物面形反光碗2反射后成為近似平行的光束照射到第一排復眼透鏡311上，經第一排復眼透鏡311上矩形小透鏡陣列的分割作用后，聚焦于第二排復眼透鏡312的各矩形小透鏡上，第二排復眼透鏡312上的各矩形小透鏡起場鏡作用，在第二排復眼透鏡312的場鏡作用下，成像透鏡32將第一排復眼透鏡311上的各矩形小透鏡陣列交疊成像在液晶空間光調制器上，在如圖6所示的液晶空間光調制器上得到均勻的矩形照明光束；在如圖6所示的液晶空間光調制器前后表面的兩個相互垂直的偏振片41和42的配合作用下，通過電腦控制各個像素液晶材料的旋轉角度，就能在液晶空間光調制器上顯示所需要的掩膜版結構；投影透鏡6將液晶空間光調制器上顯示的掩膜版結構投影成像到晶片支持架7上，就可對固定在晶片支撐架7上的晶片實施非接觸式曝光，如圖9所示的晶片支撐架7上的定位釘71起圖形對位作用，此系統在曝光過程中無需掩膜版也無需快門，只需計算機自動控制液晶空間光調制器即可。實施方案三如圖2c所示，本實施例中所述空間光調制器4為硅基液晶空間光調制器(LCoS)，所述照明光源I為汞燈，所述無掩膜曝光系統包括汞燈作為照明光源1、橢球形反光碗2、積分方棒31、成像透鏡32、偏振分束鏡5、硅基液晶空間光調制器4、投影透鏡6、晶片支撐架7等。汞燈的照明光源I位于橢球形反光碗2的前焦點處，積分方棒31位于橢球形反光碗2的后焦點后面一定距離處，成像透鏡32位于積分方棒31的右邊，偏振分束鏡5位于成像透鏡32的右邊，硅基液晶空間光調制器固定在偏振分束鏡5的后表面，投影透鏡6位于硅基液晶空間光調制器的對面，晶片支撐架7位于投影透鏡6的后面。積分方棒31的后端面與娃基液晶空間光調制器關于成像透鏡32滿足物像共輒關系，娃基液晶空間光調制器和晶片支撐架7所在的位置關于投影透鏡6滿足物像共軛關系。汞燈照明光源I發出的光經橢球形反光碗2反射后匯聚在橢球反光碗2的后焦點處成為具有一定發散角的點光源，繼續往后傳播，被收集到積分方棒31中，經多次反射后在積分方棒31的后端面形成均勻的矩形照明光束；成像透鏡32將積分方棒31后端面上的均勻矩形照明光束按比例成像到硅基液晶空間光調制器上；由于光束在到達硅基液晶空間光調制器上之前經過了如圖7所示的偏振分束鏡5中間偏振分束膜53的起偏作用，所以能夠在硅基液晶空間光調制器前表面處得到均勻的矩形豎直偏振光。均勻的矩形豎直偏振光透過如圖8所示的ITO透明玻璃板43后繼續在液晶材料42中傳播，通過計算機控制各像素液晶材料的旋轉角度對光波進行調制，被調制后的光波經如圖8所示的硅基板41反射后再次通過液晶材料42、ITO透明玻璃板43等到達如圖7所不的偏振分束鏡5的偏振分束膜53處,經偏振分束膜53檢偏后，便可顯示所需要的掩膜版結構。投影透鏡6可將硅基液晶空間光調制器上顯示的掩膜版結構投影成像到晶片支持架7上，對固定在晶片支撐架7上的晶片實施非接觸式曝光。如圖9所示的晶片支撐架7上的定位釘71起圖形對位作用，此系統在曝光過程中無需掩膜版也無需快門，只需計算機自動控制硅基液晶空間光調制器即可。實施方案四如圖2d所示，本實施例中所述空間光調制器4為硅基液晶空間光調制器(LCoS)，所述照明光源I為鹵素燈，一種基于LCoS的無掩膜曝光系統包括鹵素燈的照明光源1、拋物面形反光碗2、第一排復眼透鏡311、第二排復眼透鏡312、成像透鏡32、偏振分束鏡5、硅基液晶空間光調制器、投影透鏡6、晶片支撐架7等。鹵素燈的照明光源I位于拋物面形反光碗2的焦點處，第一排復眼透鏡311位于拋物面形反光碗2的右邊一定距離處，第二排復眼透鏡312位于第一排復眼透鏡311的右邊，成像透鏡32位于第二排復眼透鏡312的右邊，偏振分束鏡5位于成像透鏡32的右邊，硅基液晶空間光調制器固定在偏振分束鏡5的后表面，投影透鏡6位于硅基液晶空間光調制器的對面，晶片支撐架7位于投影透鏡6的后面。第一排復眼透鏡311與第二排復眼透鏡312之間的距離等于每個矩形小透鏡的間距；第一排復眼透鏡311和硅基液晶空間光調制器關于成像透鏡32滿足物像共軛關系，硅基液晶空間光調制器和晶片支撐架7所在的位置關于投影透鏡6滿足物像共軛關系。鹵素燈的照明光源I發出的光經拋物面形反光碗2反射后成為近似平行的光束照射到第一排復眼透鏡311上，經第一排復眼透鏡311上矩形小透鏡陣列的分割作用后，聚焦于第二排復眼透鏡312的各矩形小透鏡上，第二排復眼透鏡312上的各矩形小透鏡起場鏡作用，在第二排復眼透鏡312的場鏡作用下，成像 透鏡32將第一排復眼透鏡311上的各矩形小透鏡陣列交疊成像在硅基液晶空間光調制器上，由于光束在到達硅基液晶空間光調制器上之前經過了如圖7所示的偏振分束鏡5中間偏振分束膜53的起偏作用，所以能夠在硅基液晶空間光調制器前表面處得到均勻的矩形豎直偏振光。均勻的矩形豎直偏振光透過如圖8所示的ITO透明玻璃板43后繼續在液晶材料42中傳播，通過計算機控制各像素液晶材料42的旋轉角度對光波進行調制，被調制后的光波經如圖8所示的硅基板41反射后再次通過液晶材料42、IT0透明玻璃板43等到達如圖7所示的偏振分束鏡5的偏振分束膜53處，經偏振分束膜53檢偏后，便可顯示所需要的掩膜版結構。投影透鏡6可將硅基液晶空間光調制器上顯示的掩膜版結構投影成像到晶片支持架7上，對固定在晶片支撐架7上的晶片實施非接觸式曝光。如圖9所示的晶片支撐架7上的定位釘71起圖形對位作用，此系統在曝光過程中無需掩膜版也無需快門，只需計算機自動控制硅基液晶空間光調制器即可。實施方案五如圖2e所示，本實施例中所述空間光調制器4為硅基液晶空間光調制器(LCoS)，所述照明光源I為激光光源，一種基于液晶空間光調制器的激光照明無掩膜曝光系統包括激光光源的照明光源1、擴束鏡311、準直鏡312、光束整形器件32、傅立葉變換透鏡33、液晶空間光調制器(LCD)4、投影透鏡6、晶片支撐架7等。激光光源的照明光源I位于擴束鏡311的前面，準直鏡312位于擴束鏡311的后面；擴束311的前焦點和準直鏡312的前焦點重合，組成如圖5所示的擴束準直系統；傅立葉變換透鏡33位于擴束準直系統31的后面一定距離處，光束整形器件32緊貼傅立葉變換透鏡33之前放置；液晶空間光調制器4位于傅立葉變換透鏡33的后面，且位于傅立葉變換透鏡33的后焦面上；投影透鏡6位于液晶空間光調制器4的后面，晶片支撐架7位于投影透鏡6的后面。液晶空間光調制器和晶片支撐架7所在的位置關于投影透鏡6滿足物像共軛關系。激光光源的照明光源I發出的激光束經擴束鏡311、準直鏡312后變成具有一定束斑大小的平行光束，平行光束經過光束整形器件32和傅立葉變換透鏡33后在傅立葉變換透鏡33的后焦面上形成符合液晶空間光調制器4尺寸大小的均勻矩形照明光束，在液晶空間光調制器前后表面的兩個相互垂直的偏振片41和42的配合作用下，通過電腦控制各個像素液晶材料的旋轉角度，就能在液晶空間光調制器上顯示所需要的掩膜版結構，投影透鏡6可將液晶空間光調制器上顯示掩膜版結構投影成像到晶片支持架7上，對固定在晶片支撐架7上的晶片實施非接觸式曝光。實施方案六如圖2f所示，本實施例中所述空間光調制器4為硅基液晶空間光調制器(LCoS)，所述照明光源I為激光光源，所述激光照明無掩膜曝光系統包括激光光源的照明光源1、擴束鏡311、準直鏡312、光束整形器件32、傅立葉變換透鏡33、偏振分束鏡5、硅基液晶空間光調制器、投影透鏡6和晶片支撐架7等。激光光源的照明光源I位于擴束鏡311的左邊，準直鏡312位于擴束鏡311的右邊；擴束311的前焦點和準直鏡312的前焦點重合，組成如圖5所示的擴束準直系統；傅立葉變換透鏡33位于擴束準直系統的右邊一定距離處，光束整形器件32緊貼傅立葉變換透鏡33之前放置；偏振分束鏡5位于傅立葉變換透鏡33的右邊，硅基液晶空間光調制器固定在偏振分束鏡5的后表面，投影透鏡6位于硅基液晶空間光調制器的對面，晶片支撐架7位于投影透鏡6的后面。硅基液晶空間光調制器和晶片支撐架7所在的位置關于投影透鏡6滿足物像共軛關系。激光光源的照明光源I發出的激光束經擴束鏡311、準直鏡312后變成具有一定束斑大小的平行光束，平行光束經過光束整形器件32和傅立葉變換透 鏡33后在傅立葉變換透鏡33的后焦面上形成符合硅基液晶空間光調制器尺寸大小的均勻矩形照明光束，由于光束在到達硅基液晶空間光調制器上之前經過了如圖7所示的偏振分束鏡5中間偏振分束膜53的起偏作用，所以能夠在硅基液晶空間光調制器前表面處得到均勻的矩形豎直偏振光。均勻的矩形豎直偏振光透過如圖8所示的ITO透明玻璃板43后繼續在液晶材料42中傳播，通過計算機控制各像素液晶材料42的旋轉角度對光波進行調制，被調制后的光波經如圖8所示的硅基板41反射后再次通過液晶材料42、IT0透明玻璃板43等到達如圖7所不的偏振分束鏡5的偏振分束膜53處,經偏振分束膜53檢偏后，便可顯示所需要的掩膜版結構。投影透鏡6可將硅基液晶空間光調制器上顯示的掩膜版結構投影成像到晶片支持架7上，對固定在晶片支撐架7上的晶片實施非接觸式曝光。此系統在曝光過程中無需掩膜版也無需快門，只需計算機自動控制硅基液晶空間光調制器即可。需要說明的是，上述實施方案五和實施方案六中的光束整形器件32也可放置在傅立葉變換透鏡的前焦點上或者緊貼傅立葉變換透鏡之后放置。[0074]上述各實施方案是對本實用新型的進一步說明，而并非本實用新型的限制，凡是不脫離本實用新型實質精神的任何改動，都還應屬于本實用新型的范疇。雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本實用新型，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本實用新型的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求1.一種基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，沿光軸方向依次包括:照明光源，與所述照明光源配套的光束整形系統，空間光調制器，與所述空間光調制器配套的偏振光學器件，投影透鏡及晶片支撐架；所述晶片支撐架上固定待曝光的晶片，所述空間光調制器與所述晶片支撐架關于所述投影透鏡滿足物像共軛關系。
2.如權利要求1所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述照明光源為汞燈、鹵鎢燈、氙燈、金屬鹵素燈或激光照明光源。
3.如權利要求2所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述激光光源為單個激光器或由多個激光器組合而成的激光器。
4.如權利要求3所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述激光器為可見光激光器或不可見光激光器。
5.如權利要求3所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述激光器為固體激光器、氣體激光器或半導體激光器中的一種或其組合。
6.如權利要求2所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述光束整形系統為積分方棒和成像透鏡的組合，或雙排復眼透鏡和成像透鏡的組合。
7.如權利要求6所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述積分方棒為實心或空心的。
8.如權利要求7所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述積分方棒為空心的，由四塊鍍有寬帶反射介質膜的平板玻璃粘合而成。
9.如權利要求6所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述雙排復眼透鏡由兩個完全相同的復眼透鏡組成，每個復眼透鏡都是由一系列結構相同的矩形小透鏡拼接而成的透鏡陣列。
10.如權利要求9所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述雙排復眼透鏡的兩個復眼透鏡之間的距離等于每個矩形小透鏡的焦距。
11.如權利要求6所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述成像透鏡具有成像功能，用于將所述積分方棒的沿光軸方向的后端面或雙排復眼透鏡中沿光軸方向的前排復眼透鏡按比例成像到所述空間光調制器上。
12.如權利要求2所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述照明光源為激光照明光源，所述光束整形系統包括擴束準直系統、光束整形器件和傅立葉變換透鏡。
13.如權利要求12所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述擴束準直系統包括一個消球差雙凹透鏡和一個凸透鏡，其中所述凸透鏡的前焦點和消球差雙凹透鏡的前焦點重合。
14.如權利要求12所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述凸透鏡為雙凸透鏡或平凸透鏡。
15.如權利要求12所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述光束整形器件為純相位衍射型光學器件。
16.如權利要求12所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述傅立葉變換透鏡為具有傅立葉變換功能的消色差的雙膠合透鏡。
17.如權利要求12所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述空間光調制器為液晶空間光調制器。
18.如權利要求12所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述空間光調制器為液晶空間光調制器，所述偏振光學器件為粘貼在所述液晶空間光調制器沿光軸方向前后兩側的透振方向相互垂直的兩個偏振片，其中前面的偏振片起到起偏作用，后面的偏振片起到檢偏作用。
19.如權利要求12所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述空間光調制器為硅基液晶空間光調制器，所述偏振光學器件是偏振分束鏡，所述偏振分束鏡為由兩塊直角棱鏡中間夾一層偏振分束膜粘合而成，其中所述偏振分束膜對入射光波具有起偏作用，對出射光波具有檢偏作用。
20.如權利要求1所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于，所述投影透鏡具有投影成像功能，用于將空間光調制器上顯示的圖形信息按比例成像到所述待曝光的晶片上，并在計算機的控制下實施無掩膜、非接觸式曝光。
21.如權利要求1所述的基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，其特征在于， 所述晶片支撐架具有實現圖像對準功能的兩個晶片定位釘。
專利摘要本實用新型揭示了一種基于空間光調制器的無掩膜圖形曝光系統，沿光軸方向依次包括照明光源，與所述照明光源配套的光束整形系統，空間光調制器，與所述空間光調制器配套的偏振光學器件，投影透鏡及晶片支撐架；所述晶片支撐架上固定待曝光的晶片，所述空間光調制器與所述晶片支撐架關于所述投影透鏡滿足物像共軛關系，照明光源發出的光經光束整形系統整形成為適合空間光調制器尺寸大小的均勻照明光束，照亮所述空間光調制器，在所述配套的偏振光學器件的配合作用下，所述空間光調制器可通過計算機的控制顯示各種圖形結構，后續再經投影透鏡投影成像到晶片上，便可對晶片實施無掩膜曝光。
文檔編號G03F7/20GK202916586SQ20122041042
公開日2013年5月1日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者丁海生, 李東昇, 馬新剛, 江忠永, 張昊翔, 李超 申請人:杭州士蘭明芯科技有限公司