【摘 要】
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随着电子与光电子信息器件的集成度的提高,集成电路工艺的加工精度也不断提升。光刻技术作为半导体器件及集成电路制造过程中的关键技术,在现代化信息社会发挥着重要作用。凭借规模化的微机电系统（MEMS）芯片加工和优良的反射式数字光调控技术,基于数字微镜器件（DMD）的无掩模光刻成为主要的数字光刻技术。其中,曝光光源为整个光刻系统提供光强分布均匀的照明光束,是投影光刻机的核心技术之一。其照明均匀性直接影响曝
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随着电子与光电子信息器件的集成度的提高,集成电路工艺的加工精度也不断提升。光刻技术作为半导体器件及集成电路制造过程中的关键技术,在现代化信息社会发挥着重要作用。凭借规模化的微机电系统（MEMS）芯片加工和优良的反射式数字光调控技术,基于数字微镜器件（DMD）的无掩模光刻成为主要的数字光刻技术。其中,曝光光源为整个光刻系统提供光强分布均匀的照明光束,是投影光刻机的核心技术之一。其照明均匀性直接影响曝光线宽的均匀性、单场曝光区域分辨率的一致性,在光刻系统中起着重要作用。然而,在数字光刻领域,尚缺乏曝光光源的系统性研究。本文针对数字无掩模光刻系统的曝光光源,利用ZEMAX软件的非序列模式进行了准直与匀光的设计和系统光路结构的优化,主要内容如下:（1）分析各准直技术与匀光技术的优缺点,选择合适的技术对曝光光源进行准直与匀光,并探究了微透镜阵列各参数对照明面积和照明均匀度的影响。利用ZEMAX仿真软件对激光光源进行准直与匀光的设计,利用柱透镜分别在快慢轴整形,使椭圆形光斑整形为圆形光斑,再运用上述匀光技术将不均匀圆形照明光斑整形为光强分布均匀的矩形光斑,仿真计算得到照明均匀度为98.29%。（2）利用ZEMAX仿真软件针对LED光源进行准直与匀光设计,得到具有足够照明面积且均匀度高达99.90%的照明光斑。此外,设计了UV LED阵列提高光功率以提高光刻效率,并得到理论照明均匀度为97.79%的照明光斑。（3）根据仿真搭建光刻系统,测试了匀光前后的照明均匀度,证明匀光后的光强均匀度远高于未经匀光的照明均匀度。并利用该光刻系统曝光单像素线条,测得匀光后光刻的线条明显宽度均匀一致且分辨率高。（4）针对曝光系统进行光路结构方面的优化,设计了一种红紫一体化光源,在结构上减少支路,有效减少光刻系统体积。此外,设计了直接反射式投影模块,替换了原来的利用全内反射棱镜偏转光路的方案,以此避免棱镜带来的光能损耗,并加入微缩投影系统仿真整体曝光光路以验证设计的可行性。
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