一種基于泰伯效應(yīng)恢復(fù)光柵缺陷的紫外光刻方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于泰伯效應(yīng)恢復(fù)光柵缺陷的紫外光刻方法，屬于微電子、微光學(xué)、微納結(jié)構(gòu)和光電子器件制備等微納加工領(lǐng)域的光刻技術(shù)領(lǐng)域，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的極紫外光源體積大，成本高，操作安全系數(shù)難以保證的問題。本發(fā)明步驟為：(1)制備存在不同缺陷的一維線性掩膜版；(2)獲取涂有光刻膠的樣片，并將掩膜版與樣片進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)；(3)獲取紫外i線光對(duì)存在缺陷的掩膜版進(jìn)行照明和對(duì)涂有光刻膠的樣片進(jìn)行曝光；(4)將曝光后的樣片進(jìn)行顯影，后烘，刻蝕，去膠工藝,即可完成對(duì)存在缺陷的一維線性掩膜的缺陷恢復(fù),制作得到完好一致的線性掩膜版。本發(fā)明可用于對(duì)缺陷掩膜結(jié)構(gòu)的完整恢復(fù)。
【專利說明】
一種基于泰伯效應(yīng)恢復(fù)光柵缺陷的紫外光刻方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] -種基于泰伯效應(yīng)恢復(fù)光柵缺陷的紫外光刻方法，用于對(duì)缺陷掩膜結(jié)構(gòu)的完整恢 復(fù)，屬于微電子、微光學(xué)、微納結(jié)構(gòu)和光電子器件制備等微納加工領(lǐng)域的光刻技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在科研和工業(yè)領(lǐng)域中，周期結(jié)構(gòu)在LED/0LED光子晶體、微流控、防偽標(biāo)簽、加密設(shè) 計(jì)、生物芯片、二元衍射器件、光柵等方面有著廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，隨著科技不斷的進(jìn) 步，各行業(yè)對(duì)周期微納結(jié)構(gòu)的要求也日趨苛刻，需要同時(shí)滿足大面積、高精度、圖案復(fù)雜化、 制備周期短、低成本以及良品率高等條件。
[0003] 目前，大面積周期性微納制備技術(shù)有接近&接觸式光刻法、納米壓印法、干涉光刻 法。接近&接觸式光刻法原理簡(jiǎn)單，成本較低。但受到設(shè)備、掩模、工藝的限制，不能適應(yīng)未來 科技的發(fā)展。納米壓印法的最大優(yōu)勢(shì)在于可實(shí)現(xiàn)大面積、高精度的周期微納結(jié)構(gòu)，然而納米 壓印屬于"復(fù)制型"微細(xì)加工法，高精度壓印模板的制作難度極高，同時(shí)存在基片易彎曲、壓 印表面聚合物易殘留、脫模復(fù)雜等諸多問題有待解決。干涉光刻法可實(shí)現(xiàn)大面積、無掩模、 高精度微納圖形加工。但操作較難控制，可加工圖形單一，靈活性較差，不適用于加工具有 復(fù)雜圖案的周期微納結(jié)構(gòu)。
[0004] 在半導(dǎo)體周期微納結(jié)構(gòu)制造過程中，缺陷問題是制造商十分關(guān)注的問題之一。但 由于曝光強(qiáng)度，涂膠不均勻，掃描步進(jìn)穩(wěn)定性誤差，顯影過度或不完整，蝕刻過程中速率控 制不當(dāng)，或外界保存不當(dāng)?shù)仍蛞讓?dǎo)致掩膜周期線條不均勻，邊緣粗糙，部分周期結(jié)構(gòu)損壞 等缺陷。
[0005] 為克服上述技術(shù)的不足和避免掩膜缺陷對(duì)周期結(jié)構(gòu)制備的不良影響，利用自成像 效應(yīng)進(jìn)行光刻為制備高分辨、復(fù)雜化、大面積周期微納結(jié)構(gòu)提供了一種新的思路。而目前， 與自成像效應(yīng)的缺陷修復(fù)有關(guān)的研究主要在極紫外（13.68nm，46.9nm，193nm)波段，眾所周 知，當(dāng)光刻的波長(zhǎng)越短，線條越精細(xì)，但極紫外光源體積大，成本高，操作安全系數(shù)難以保 證。而目前亞微米級(jí)微納結(jié)構(gòu)加工大多仍采用中紫外或紫外光源，故本發(fā)明為更好的解決 微納結(jié)構(gòu)制備過程中的實(shí)際問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)上述不足之處提供了一種基于泰伯效應(yīng)恢復(fù)光柵缺陷的紫外光刻方 法，解決現(xiàn)有技術(shù)中周期陣列中存在的曝光強(qiáng)度，涂膠不均勻，掃描步進(jìn)穩(wěn)定性誤差，顯影 過度或不完整，蝕刻過程中速率控制不當(dāng)，或外界保存不當(dāng)?shù)仍蛞讓?dǎo)致掩膜周期線條不 均勻，邊緣粗糙，部分周期結(jié)構(gòu)損壞等缺陷；用于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的極紫外光源體積大， 成本高，操作安全系數(shù)難以保證的問題。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0008] -種基于泰伯效應(yīng)恢復(fù)光柵缺陷的紫外光刻方法，其特征在于:如下步驟；
[0009] (1)制備存在不同缺陷的一維線性掩膜版；
[0010] (2)獲取涂有光刻膠的樣片，并將掩膜版與樣片進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)；
[0011] (3)獲取紫外i線光對(duì)掩膜版照明和涂有光刻膠的樣片進(jìn)行曝光；
[0012] (4)將曝光后的樣片依次進(jìn)行顯影、后烘、刻蝕和去膠，即可完成對(duì)缺陷掩膜結(jié)構(gòu) 恢復(fù)，得到完整一致的掩膜結(jié)構(gòu)。
[0013] 進(jìn)一步，所述步驟(1)中，存在不同缺陷的一維線性掩膜版是由于保存不當(dāng)而存在 部分劃痕或缺損的掩膜版，也可以是由于掩膜版制作過程精度和穩(wěn)定性不高等導(dǎo)致的掩膜 版中少部分條紋缺失，條紋變粗，變細(xì)等缺陷的掩膜版。
[0014] 進(jìn)一步，所述步驟(2)中，涂有光刻膠的樣片是對(duì)硅片進(jìn)行清洗、干燥、硅片表面成 膜預(yù)處理之后，通過旋轉(zhuǎn)涂膠法進(jìn)行均勻涂膠，對(duì)均勻涂膠后的硅片進(jìn)行前烘后所得到的 曝光重現(xiàn)性和顯影成像良好的樣片。
[0015] 進(jìn)一步，所述步驟(3)中，獲取紫外i線光對(duì)掩膜版照明和涂有光刻膠的樣片進(jìn)行 曝光的具體步驟為：
[0016] (31)由高壓汞燈發(fā)出多種成分的光；
[0017] (32)高壓汞燈發(fā)出多種成分的光先由冷光橢球鏡進(jìn)行聚光并初次過濾掉長(zhǎng)波段 的光；
[0018] (33)經(jīng)過冷光橢球鏡的光再由冷光反射鏡過濾一次長(zhǎng)波段的光，得到紫外i線光；
[0019] (34)紫外i線光通過計(jì)算機(jī)及電控系統(tǒng)開啟快門控制曝光時(shí)間和曝光劑量；
[0020] (35)通過快門后的紫外i線光通過積木錯(cuò)位蠅眼透鏡進(jìn)行均勻照明、消衍射和側(cè) 壁陡度處理，再通過聚光鏡準(zhǔn)直為平行光，并對(duì)平行光進(jìn)行擴(kuò)束處理；
[0021] (36)最后，擴(kuò)束后的光束通過大反射鏡轉(zhuǎn)折照射到精密工件臺(tái)上的掩模版和樣片 的上表面，實(shí)現(xiàn)對(duì)掩膜版照明和涂有光刻膠的樣片曝光。
[0022] 進(jìn)一步，所述步驟(36)中，涂有光刻膠的樣片放置在掩膜版后泰伯距離處。
[0023] 進(jìn)一步，所述步驟(3)中，在紫外i線光照射下，根據(jù)泰伯效應(yīng)相關(guān)原理，透過掩膜 版的光將在光的傳播方向上以距離為.
-的周期位置處產(chǎn)生掩膜版的自成像，其中P為 物體周期，A為入射光波長(zhǎng)
.即為泰伯距離;每個(gè)傳播周期的1/2處，還將出現(xiàn)一個(gè) 具有JT相移的相移自成像。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0025] -、采用常規(guī)紫外光刻光源汞燈，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且易操作，成本較低；
[0026] 二、由于可以在接近光刻方式下工作，能夠?qū)崿F(xiàn)大面積微納光刻，具有較好的工藝 適應(yīng)性；
[0027]三、光強(qiáng)控制簡(jiǎn)單，泰伯自成像分辨力能達(dá)到或接近衍射極限，而非透鏡成像，可 實(shí)現(xiàn)無鏡頭成像，可對(duì)存在部分缺陷的亞微米級(jí)周期結(jié)構(gòu)進(jìn)行恢復(fù)轉(zhuǎn)?。?br>[0028] 四、采用泰伯光刻技術(shù)，不需要昂貴的光學(xué)透鏡，不同級(jí)次的自成像光場(chǎng)分布相互 交錯(cuò)疊加，同時(shí)可對(duì)存在缺陷的周期掩膜進(jìn)行恢復(fù)，大大降低了制作成本，將為大面積、高 精度的周期性微納結(jié)構(gòu)加工提供更加快捷高效的途徑。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明所使用裝置的框架示意圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明中積木錯(cuò)位蠅眼透鏡的示意圖；
[0031] 圖3為本發(fā)明中單波長(zhǎng)照明下自成像光場(chǎng)分布示意圖；
[0032] 圖4為本發(fā)明中存在不同缺陷的線性光柵及其泰伯恢復(fù)像的示意圖，其中上排為 缺陷光柵，下排為對(duì)應(yīng)缺陷光柵的泰伯恢復(fù)像；
[0033] 圖中：1-高壓汞燈、2-冷光橢球鏡、3-冷光反射鏡、4-快門、5-積木錯(cuò)位蠅眼透鏡、 6-聚光鏡、7-大反射鏡、8-精密工件臺(tái)、9-掩膜臺(tái)、10-承片臺(tái)、11-XY掩膜樣片相對(duì)運(yùn)動(dòng)臺(tái)、 12-XY整體運(yùn)動(dòng)臺(tái)、13-計(jì)算機(jī)及電控系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0035] -種基于泰伯效應(yīng)恢復(fù)光柵缺陷的紫外光刻方法，如下步驟；
[0036] (1)制備存在不同缺陷的一維線性掩膜版;存在不同缺陷的一維線性掩膜版是由 于保存不當(dāng)而存在部分劃痕或缺損的掩膜版，也可以是由于掩膜版制作過程精度和穩(wěn)定性 不高等導(dǎo)致的掩膜版中少部分條紋缺失，條紋變粗，變細(xì)等缺陷的掩膜版。如圖4所示，利用 DMD無掩膜光刻機(jī)制備上述10_ X 10mm存在不同缺陷的一維線性掩膜版。
[0037] (2)獲取涂有光刻膠的樣片；將掩膜版放置到掩膜臺(tái)上，將樣片放置到承片臺(tái)上， 調(diào)節(jié)掩膜臺(tái)和承片臺(tái)的相對(duì)位置，以實(shí)現(xiàn)將涂有光刻膠的樣片放置在掩膜版后泰伯距離
處，其中P為物體周期，A為入射光波長(zhǎng)，將樣片調(diào)平，并將掩膜版與樣片進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。涂 有光刻膠的樣片是對(duì)硅片進(jìn)行清洗、干燥、硅片表面成膜預(yù)處理之后，通過旋轉(zhuǎn)涂膠法進(jìn)行 均勻涂膠，對(duì)均勻涂膠后的硅片進(jìn)行前烘后所得到的曝光重現(xiàn)性和顯影成像良好的樣片。
[0038] (3)獲取紫外i線光對(duì)掩膜版照明和涂有光刻膠的樣片進(jìn)行曝光;獲取紫外i線光 對(duì)掩膜版照明和涂有光刻膠的樣片進(jìn)行曝光的具體步驟為：
[0039] (31)由高壓汞燈發(fā)出多種成分的光；
[0040] (32)高壓汞燈發(fā)出多種成分的光先由冷光橢球鏡進(jìn)行聚光并初次過濾掉長(zhǎng)波段 的光；
[0041] (33)經(jīng)過冷光橢球鏡的光再由冷光反射鏡過濾一次長(zhǎng)波段的光，得到紫外i線光；
[0042] (34)紫外i線光通過計(jì)算機(jī)及電控系統(tǒng)開啟快門控制曝光時(shí)間和曝光劑量；
[0043] (35)通過快門后的紫外i線光通過積木錯(cuò)位蠅眼透鏡進(jìn)行均勻照明、消衍射和側(cè) 壁陡度處理，再通過聚光鏡準(zhǔn)直為平行光，并對(duì)平行光進(jìn)行擴(kuò)束處理；
[0044] (36)最后，光束通過大反射鏡轉(zhuǎn)折照射到精密工件臺(tái)上的掩模版和樣片的上表 面，實(shí)現(xiàn)對(duì)掩膜版照明和涂有光刻膠的樣片曝光。在確保掩膜版和樣片對(duì)準(zhǔn)并能均勻照明 時(shí)，通過開啟快門進(jìn)行曝光。
[0045] (4)對(duì)曝光后的樣片進(jìn)行顯影、后烘、刻蝕以及去膠工藝，在顯微鏡下觀察，并借助 計(jì)算機(jī)視圖工具進(jìn)行測(cè)量曝光所得圖樣周期。即可完成對(duì)缺陷掩膜結(jié)構(gòu)恢復(fù)，得到完整一 致的掩膜結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于泰伯效應(yīng)恢復(fù)光柵缺陷的紫外光刻方法，其特征在于:如下步驟； (1) 制備存在不同缺陷的一維線性掩膜版； (2) 獲取涂有光刻膠的樣片，并將掩膜版與樣片進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)； (3) 獲取紫外i線光對(duì)掩膜版照明和涂有光刻膠的樣片進(jìn)行曝光； (4) 將曝光后的樣片依次進(jìn)行顯影、后烘、刻蝕和去膠，即可完成對(duì)缺陷掩膜結(jié)構(gòu)恢復(fù)， 得到完整一致的掩膜結(jié)構(gòu)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于泰伯效應(yīng)恢復(fù)光柵缺陷的紫外光刻方法，其特征在 于:所述步驟(1)中，存在不同缺陷的一維線性掩膜版是由于保存不當(dāng)而存在部分劃痕或缺 損的掩膜版，也可以是由于掩膜版制作過程精度和穩(wěn)定性不高等導(dǎo)致的掩膜版中少部分條 紋缺失，條紋變粗，變細(xì)等缺陷的掩膜版。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于泰伯效應(yīng)恢復(fù)光柵缺陷的紫外光刻方法，其特征在 于:所述步驟(2)中，涂有光刻膠的樣片是對(duì)硅片進(jìn)行清洗、干燥、硅片表面成膜預(yù)處理之 后，通過旋轉(zhuǎn)涂膠法進(jìn)行均勻涂膠，對(duì)均勻涂膠后的硅片進(jìn)行前烘后所得到的曝光重現(xiàn)性 和顯影成像良好的樣片。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于泰伯效應(yīng)恢復(fù)光柵缺陷的紫外光刻方法，其特征在 于，所述步驟(3)中，獲取紫外i線光對(duì)掩膜版照明和涂有光刻膠的樣片進(jìn)行曝光的具體步 驟為： (31) 由高壓汞燈發(fā)出多種成分的光； (32) 高壓萊燈發(fā)出多種成分的光先由冷光橢球鏡進(jìn)行聚光并初次過濾掉長(zhǎng)波段的光； (33) 經(jīng)過冷光橢球鏡的光再由冷光反射鏡過濾一次長(zhǎng)波段的光，得到紫外i線光； (34) 紫外i線光通過計(jì)算機(jī)及電控系統(tǒng)開啟快門控制曝光時(shí)間和曝光劑量； (35) 通過快門后的紫外i線光通過積木錯(cuò)位蠅眼透鏡進(jìn)行均勻照明、消衍射和側(cè)壁陡 度處理，再通過聚光鏡準(zhǔn)直為平行光，并對(duì)平行光進(jìn)行擴(kuò)束處理； (36) 最后，擴(kuò)束后的光束通過大反射鏡轉(zhuǎn)折照射到精密工件臺(tái)上的掩模版和樣片的上 表面，實(shí)現(xiàn)對(duì)掩膜版照明和涂有光刻膠的樣片曝光。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于泰伯效應(yīng)恢復(fù)光柵缺陷的紫外光刻方法，其特征在 于:所述步驟(36)中，涂有光刻膠的樣片放置在掩膜版后泰伯距離處。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于泰伯效應(yīng)恢復(fù)光柵缺陷的紫外光刻方法，其特征在 于:所述步驟(3)中，在紫外i線光照射下，根據(jù)泰伯效應(yīng)相關(guān)原理，透過掩膜版的光將在光 的傳播方向上以距離為Z 的周期位置處產(chǎn)生掩膜版的自成像，其中P為物體周期，λ為 .Λ 入射光波長(zhǎng)，Ζ = Λ_?即為泰伯距離;每個(gè)傳播周期的1/2處，還將出現(xiàn)一個(gè)具有π相移的相 Λ 移自成像。
【文檔編號(hào)】G03F7/00GK105892232SQ201610348109
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】鄧茜, 劉俊伯, 趙立新, 胡松
【申請(qǐng)人】四川科奧達(dá)技術(shù)有限公司