專利名稱：一種采用光柵組合的成像干涉光刻方法及其光刻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用光柵組合的成像干涉光刻方法及其成像干涉光刻系統(tǒng)，屬于對產(chǎn)生微細(xì)圖形的成像干涉光刻技術(shù)的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
一般成像干涉光刻系統(tǒng)由激光器，擴(kuò)束器，準(zhǔn)直器、反射鏡、掩模、成像光學(xué)系統(tǒng)及抗蝕劑基片等組成，第一次曝光后，調(diào)整光路進(jìn)行第二次曝光，第二次曝光后，調(diào)整光路進(jìn)行第三次曝光，才能完成成像干涉光刻所需的三次曝光，三次曝光之間還存在像的對準(zhǔn)問題。文獻(xiàn)Steven R.J.Brueck，lmaging interferometric lithography，Microlithography World，winter 1998，2-10和文獻(xiàn)Xiaolan Chen and S.R.J.Brueck，Imaging interferometriclithographyA wavelength division multiplex approach to extending opticallithography，J.Vac.Sci.Technol.B16(6)3392-3397，Nov./Dec，1998中介紹了關(guān)于成像干涉光刻的技術(shù)。這三次曝光為垂直照明掩模的曝光，以及在X方向和方向傾斜照明掩模的曝光。三次曝光之間，光路調(diào)整和圖像對準(zhǔn)較難，特別是三光路不在一個(gè)平面內(nèi)就更加困難和費(fèi)時(shí)，降低了曝光效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有方法和系統(tǒng)的不足，提供一種在三次曝光之間只簡單地轉(zhuǎn)動兩次轉(zhuǎn)動光闌就可完成一般成像干涉光刻需要的三次曝光，無須在其間調(diào)整光路和對準(zhǔn)，可減少調(diào)整光路的復(fù)雜性和圖像對準(zhǔn)問題，縮短曝光時(shí)間和提高成像干涉光刻的曝光效率的成像干涉光刻方法及其成像干涉光刻系統(tǒng)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種采用光柵組合的成像干涉光刻方法，其特征在于包括下列步驟
(1)將一個(gè)由水平光柵和垂直光柵組成的光柵組合放置于擴(kuò)束準(zhǔn)直器和掩模之間，用于分別提供Y方向傾斜照明光束和X方向傾斜照明光束；(2)再將轉(zhuǎn)動光闌置于上述組合光柵之前；(3)將轉(zhuǎn)動光闌置于初始位置0°，使直接透過轉(zhuǎn)動光闌和光柵組合上的透光孔的平行光束垂直照射掩模，并由成像光學(xué)系統(tǒng)成像到抗蝕劑基片上，實(shí)現(xiàn)掩模圖形低頻分量曝光；(4)將轉(zhuǎn)動光闌從初始位置0°轉(zhuǎn)動90°，使透過轉(zhuǎn)動光闌透光孔并經(jīng)其后的垂直光柵衍射的平行光束X方向傾斜照射掩模，并由成像光學(xué)系統(tǒng)成像到抗蝕劑基片上，實(shí)現(xiàn)X向高頻分量曝光；(5)將轉(zhuǎn)動光闌從初始位置0°反向轉(zhuǎn)動90°，使透過轉(zhuǎn)動光闌透光孔并經(jīng)其后的水平光柵衍射的平行光束Y方向傾斜照射掩模，并由成像光學(xué)系統(tǒng)成像到抗蝕劑基片上，實(shí)現(xiàn)Y向高頻分量曝光，從而完成成像干涉光刻所需的三次曝光。
此外，在轉(zhuǎn)動光闌之前采用可變光衰減器調(diào)節(jié)三次曝光的光強(qiáng)度，可提高圖像對比度和分辨率，改善圖像質(zhì)量。
采用電控系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)精確轉(zhuǎn)動光闌，使其從初始位置分別轉(zhuǎn)到X方向傾斜照明位置和Y方向傾斜照明位置。
轉(zhuǎn)動光闌為一個(gè)可繞其中心作平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的圓形或正方形不透光材料板，其上開有一個(gè)圓形或正方形透光孔，除透光孔外，轉(zhuǎn)動光闌的其余部分表面均涂黑，以減弱或防止散射光和反射光的干擾，提高信噪比。
所述的光柵組合也可為衍射光學(xué)元件的組合，或全息光學(xué)元件的組合，或相移掩模的組合。
采用上述方法的成像干涉光刻系統(tǒng)，包括激光器、定時(shí)快門、可變光衰減器、擴(kuò)束準(zhǔn)直器、轉(zhuǎn)動光闌RP、光柵組合CG、掩模、成像光學(xué)系統(tǒng)、抗蝕劑基片、轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)及其電控系統(tǒng)，由激光器發(fā)出的激光束通過定時(shí)快門和可變光衰減器及擴(kuò)束準(zhǔn)直器之后，通過轉(zhuǎn)動光闌上的透光孔照射在組合光柵上，由光柵組合透過或衍射的光束照明掩模，成像光學(xué)系統(tǒng)把掩模成像在抗蝕劑基片上，對抗蝕劑曝光，電控系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)動光闌的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，使透過轉(zhuǎn)動光闌的光照射在光柵組合的不同位置，完成三次曝光過程。
本發(fā)明與現(xiàn)有方法和系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)由于本發(fā)明采用光柵組合代替?zhèn)鹘y(tǒng)成像干涉光刻系統(tǒng)中的棱鏡、反射鏡等折光系統(tǒng)為成像干涉光刻系統(tǒng)中的掩模提供垂直，X向傾斜和Y向傾斜照明，完成三次曝光，具有體積小、重量輕，曝光之間光路不用調(diào)整，操作簡單，縮短曝光時(shí)間，提高曝光效率等優(yōu)點(diǎn)。
(2)本發(fā)明的成像干涉光刻系統(tǒng)另一特點(diǎn)在于采用了由控制電路控制的轉(zhuǎn)動機(jī)械使轉(zhuǎn)動光闌從原始0°位置分別精確轉(zhuǎn)動+90°和-90°，使光闌透光部分分別與光柵組合上不同部分重迭，以實(shí)現(xiàn)掩模的垂直照明、X方向傾斜照明和Y方向傾斜照明，為完成成像干涉光刻所需的三次曝光提供方便、快捷而準(zhǔn)確的控制，提高曝光效率。
(3)本發(fā)明在成像干涉光刻系統(tǒng)中用一個(gè)可變光衰減器可以分別調(diào)節(jié)垂直照明光、X向傾斜照明光和Y向傾斜照明光的強(qiáng)度，從而控制高、低頻分量的曝光強(qiáng)度，優(yōu)化由三次曝光的強(qiáng)度相加得到的最終掩模像強(qiáng)度，得到更優(yōu)質(zhì)的掩模像。
(4)本發(fā)明采用電控轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，精確、快捷調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動光闌，并可與定時(shí)快門同步控制，使成像干涉光刻的三次曝光過程準(zhǔn)確而快速地實(shí)現(xiàn)，對于提高光刻曝光效率，推進(jìn)成像干涉光刻的實(shí)用化具有重要意義和廣闊的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明采用光柵組合的成像干涉光刻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明采用光柵組合的成像干涉光刻系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)動光闌與光柵組合的匹配示意圖，其中圖2a為初始位置0°，此時(shí)轉(zhuǎn)動光闌透光孔與光柵組合透光孔重合，為掩模提供垂直照明；圖2b為轉(zhuǎn)動光闌從初始位置0°轉(zhuǎn)動90°，轉(zhuǎn)動光闌透光孔透過的光照在垂直光柵G1上，為掩模提供X向傾斜照明，圖2c為轉(zhuǎn)動光闌從初始位置0°反向轉(zhuǎn)動90°，轉(zhuǎn)動光闌透光孔透過的光照在光柵組合的水平光柵G2上，為掩模提供Y向傾斜照明。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的方法包括下列步驟(1)將一個(gè)由水平光柵和垂直光柵組成的光柵組合6放置于擴(kuò)束準(zhǔn)直器4和掩模7之間，用于分別提供Y方向傾斜照明光束和X方向傾斜照明光束；(2)再將轉(zhuǎn)動光闌5置于上述光柵組合6之前；(3)當(dāng)轉(zhuǎn)動光闌5處于初始位置0°時(shí)，使直接通過轉(zhuǎn)動光闌5和光柵組合6上的透光孔的平行光束垂直照射掩模7，并由成像光學(xué)系統(tǒng)8成像到抗蝕劑基片9上，實(shí)現(xiàn)掩模圖形低頻分量曝光；(4)轉(zhuǎn)動光闌5從初始位置0°轉(zhuǎn)動90°，使透過光闌5的透光孔并經(jīng)其后的垂直光柵衍射的平行光束X方向傾斜照射掩模7，并由成像光學(xué)系統(tǒng)成像8到抗蝕劑基片上，實(shí)現(xiàn)X向高頻分量曝光；(5)再將轉(zhuǎn)動光闌5從初始位置0°反向轉(zhuǎn)動90°，使透過光闌5的透光孔并經(jīng)其后的水平光柵衍射的平行光束Y方向傾斜照射掩模，并由成像光學(xué)系統(tǒng)成像到抗蝕劑基片9上，實(shí)現(xiàn)Y向高頻分量曝光，從而完成成像干涉光刻所需的三次曝光。
如圖1所示，本發(fā)明的一種采用光柵組合的成像干涉光刻系統(tǒng)包括有激光器1、定時(shí)快門2、可變光衰減器3、擴(kuò)束準(zhǔn)直器4、轉(zhuǎn)動光闌5、光柵組合6、掩模7、成像光學(xué)系統(tǒng)8、抗蝕劑基片9、轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)10和電控系統(tǒng)11。由激光器1發(fā)出的激光由定時(shí)快門2控制通斷和通斷時(shí)間，通過的激光束經(jīng)可變光衰減器3之后，由擴(kuò)束準(zhǔn)直器4擴(kuò)束并準(zhǔn)直成截面均勻的平行光束照射到轉(zhuǎn)動光闌5上，透過轉(zhuǎn)動光闌5的平行激光束照射到光柵組合6上，當(dāng)轉(zhuǎn)動光闌5和光柵組合6處于圖2a位時(shí)，平行光束垂直照明掩模7，并由成像光學(xué)系統(tǒng)8將掩模7成像到抗蝕劑基片9上，實(shí)現(xiàn)低頻分量曝光。隨后由電控系統(tǒng)11控制轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)10將轉(zhuǎn)動光闌轉(zhuǎn)動+90°，即處于圖2b位，此時(shí)透過轉(zhuǎn)動光闌5的平行激光束照射在光柵組合的垂直光柵G1上，由G1衍射產(chǎn)生的一束光以X方向傾斜方式照明掩模7，由成像光學(xué)系統(tǒng)8成像到抗蝕劑基片9上實(shí)現(xiàn)X方向高頻分量的曝光。最后由電控系統(tǒng)11控制的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)10使轉(zhuǎn)動光闌轉(zhuǎn)動-90°，即處于圖2C位，此時(shí)透過轉(zhuǎn)動光闌5的平行光照射在光柵組合6的水平光柵G2上，由G2衍射產(chǎn)生的一束光以Y方向傾斜方式照明掩模7，由成像光學(xué)系統(tǒng)8成像到抗蝕劑基片9上，實(shí)時(shí)Y方向高頻分量的曝光。于是完成成像干涉光刻所需的三次曝光。
在整個(gè)曝光過程中，根據(jù)光源、抗蝕劑性能及成像光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)，由計(jì)算機(jī)編程控制轉(zhuǎn)動光闌和定時(shí)快門的通斷時(shí)間，以最短時(shí)間完成三次曝光，提高曝光效率，同時(shí)適當(dāng)調(diào)節(jié)可變光衰減器的衰減量，使高、低頻分量合理曝光，以得到最佳圖形質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種采用光柵組合的成像干涉光刻方法，其特征在于包括下列步驟(1)將一個(gè)由水平光柵和垂直光柵組成的光柵組合放置于擴(kuò)束準(zhǔn)直器和掩模之間，用于分別提供Y方向傾斜照明光束和X方向傾斜照明光束；(2)再將轉(zhuǎn)動光闌置于上述光柵組合之前；(3)當(dāng)轉(zhuǎn)動光闌處于初始位置0°時(shí)，使直接通過轉(zhuǎn)動光闌和光柵組合上的透光孔的平行光束垂直照射掩模，并由成像光學(xué)系統(tǒng)成像到抗蝕劑基片上，實(shí)現(xiàn)掩模圖形低頻分量曝光；(4)轉(zhuǎn)動光闌從初始位置0°轉(zhuǎn)動90°，使透過光闌透光孔并經(jīng)其后的垂直光柵衍射的平行光束X方向傾斜照射掩模，并由成像光學(xué)系統(tǒng)成像到抗蝕劑基片上，實(shí)現(xiàn)X向高頻分量曝光；(5)再將轉(zhuǎn)動光闌從初始位置0°反向轉(zhuǎn)動90°，使透過光闌透光孔并經(jīng)其后的水平光柵衍射的平行光束Y方向傾斜照射掩模，并由成像光學(xué)系統(tǒng)成像到抗蝕劑基片上，實(shí)現(xiàn)Y向高頻分量曝光，從而完成成像干涉光刻所需的三次曝光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用光柵組合的成像干涉光刻方法，其特征在于在轉(zhuǎn)動光闌之前采用可變光衰減器調(diào)節(jié)三次曝光的光強(qiáng)度，可提高圖像對比度和分辨率，改善圖像質(zhì)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用光柵組合的成像干涉光刻方法，其特征在于采用電控系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)精確轉(zhuǎn)動光闌，使其從初始位置分別轉(zhuǎn)到X方向傾斜照明位置和Y方向傾斜照明位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用光柵組合的成像干涉光刻方法，其特征在于所述的轉(zhuǎn)動光闌為一個(gè)可繞其中心作平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的圓形或正方形不透光材料板，其上有一個(gè)圓形或正方形透光孔，板的其余部分涂黑，防止照射其上的光散射和反射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用光柵組合的成像干涉光刻方法，其特征在于所述的光柵組合也可為衍射光學(xué)元件的組合，或全息光學(xué)元件的組合，或相移掩模的組合。
6.采用權(quán)利要求1所述方法的光柵組合成像干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于包括激光器、定時(shí)快門、可變光衰減器、擴(kuò)束準(zhǔn)直器、轉(zhuǎn)動光闌、光柵組合、掩模、成像光學(xué)系統(tǒng)、抗蝕劑基片、轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)及其電控系統(tǒng)，由激光器發(fā)出的激光束通過定時(shí)快門和可變光衰減器及擴(kuò)束準(zhǔn)直器之后，通過轉(zhuǎn)動光闌上的透光孔照射在組合光柵上，由光柵組合透過或衍射的光束照明掩模，成像光學(xué)系統(tǒng)把掩模成像在抗蝕劑基片上，對抗蝕劑曝光，電控系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)動光闌的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，使透過轉(zhuǎn)動光闌的光照射在光柵組合的不同位置，完成三次曝光過程。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種采用光柵組合的成像干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于所述的光柵組合，也可為衍射光學(xué)元件，全息光學(xué)元件，相移掩模的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種采用光柵組合的成像干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)動光闌為一個(gè)可繞其中心作平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的圓形或正方形不透光材料板，其上開有一個(gè)圓形或正方形透光孔，除透光孔外，轉(zhuǎn)動光闌的其余部分表面均涂黑，減弱或防止散射光和反射光產(chǎn)生的干擾，提高信噪比。
全文摘要
一種采用光柵組合的成像干涉光刻方法及其光刻系統(tǒng)，其特征是使用由一個(gè)水平光柵和一個(gè)垂直光柵組成的光柵組合和轉(zhuǎn)動光闌相配合，為成像干涉光刻系統(tǒng)中的掩模提供Y方向傾斜照明和X方向傾斜照明，使傳統(tǒng)成像干涉光刻在三次曝光之間需調(diào)整光路系統(tǒng)的復(fù)雜、費(fèi)時(shí)工序得到簡化，在整個(gè)曝光過程中，只須轉(zhuǎn)動光闌兩次，就可完成成像干涉干光刻所需的三次曝光過程，系統(tǒng)光路簡單、緊湊，調(diào)節(jié)光路容易，縮短曝光時(shí)間，提高成像干涉光刻曝光效率，有利于成像干涉光刻的實(shí)用化。
文檔編號G02B27/00GK1731282SQ20041000940
公開日2006年2月8日 申請日期2004年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月5日
發(fā)明者張錦, 馮伯儒, 劉娟 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所