專利名稱：聲光調(diào)頻一次曝光成像干涉光刻方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲光調(diào)頻一次曝光成像干涉光刻方法及其系統(tǒng)，屬于對產(chǎn)生微細圖形的三次曝光成像干涉光刻方法和系統(tǒng)的改進。
背景技術(shù)：
一般的成像干涉光刻方法和系統(tǒng)由激光器、擴束器、準直器和空間濾波器、反射裝置、光掩模、成像光學(xué)系統(tǒng)及抗蝕劑硅片等組成，并且采用三次曝光過程完成干涉光刻成像，文獻Steven R.J.Brueck，Imaging interferometriclithography，Microlithography World，Winter 1998，2-10.和文獻Xiaolan Chen and S.R.J.Brueck，Imaging interferometric lithographyAWavelength division multiplex approach to extending opticallithogaraphy，J.Vac.Sci.Technol.B 16(6)3392-3397，Nov./Dec.1998中介紹了關(guān)于成像干涉光刻(三次曝光)技術(shù)。這種三次曝光技術(shù)原理圖如圖2所示，首先用垂直照明光照明光掩模進行第一次投影成像光刻曝光；其次用在x方向偏離的離軸光照明光掩模進行第二次投影成像光刻曝光；最后用在y方向偏離的離軸光照明光掩模進行第三次投影成像光刻曝光。成像干涉光刻具有傳統(tǒng)投影光刻產(chǎn)生任意圖形(由光掩模確定)的能力，同時具有干涉光刻技術(shù)的高分辨能力。但是，這種三次曝光成像干涉光刻的不足之處在于曝光工藝復(fù)雜，三次曝光間的對準難；低頻分量重復(fù)用于曝光，降低了高頻成分的調(diào)制傳遞函數(shù)，降低圖像對比度和分辨率，以及三次曝光使曝光周期加長，降低曝光效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有方法和系統(tǒng)的不足，提供一種只需進行一次曝光，能調(diào)節(jié)高低頻成分曝光強度比，提高對比度和分辨率以及縮短曝光時間和提高曝光效率的新的成像干涉光刻方法及其系統(tǒng)。
本發(fā)明所采用技術(shù)方案是聲光調(diào)頻一次曝光成像干涉光刻方法，其特點在于采用聲光調(diào)頻器使從激光器輸出的波長為λ的激光，調(diào)頻為具有波長差為Δλ的兩束光λ+Δλ和λ-Δλ，使三束光互不相干，用它們分別垂直照明光掩模、x方向偏置照明光掩模以及y方向偏置照明光掩模，通過成像系統(tǒng)一次完成曝光。此外，利用變密度衰減濾光器，調(diào)制上述三束光的相對強度，提高對比度和分辨率；利用零級參考光束濾光片，調(diào)節(jié)x方向、y方向曝光時掩模圖形高低頻光強度比，以提高圖象對比度和分辨率。
利用上述方法組成的聲光調(diào)頻一次曝光成像干涉光刻系統(tǒng)，包括波長為λ的激光器、三束分束器、聲光調(diào)頻器、擴束準直空間濾波器、反射鏡、可移動反射鏡、光掩模、成像系統(tǒng)、抗蝕劑硅片，激光器發(fā)出的激光經(jīng)三束分束器分成具有一定夾角和強度近似相等的三束光，其中一光束經(jīng)過擴束準直空間濾波器變成平行光垂直照明光掩模，而另外兩光束分別經(jīng)過聲光調(diào)頻器變成波長為λ+Δλ和λ-Δλ的光，再經(jīng)過擴束準直空間濾波器變成平行光，經(jīng)反射鏡及可移動反射鏡照明光掩模；照明光掩模的光束經(jīng)光掩模衍射和成像系統(tǒng)成像到抗蝕劑硅片上；另外兩光束經(jīng)掩模衍射后，經(jīng)過可移動反射鏡，到達抗蝕劑硅片上。
三束分束器可以為部分反射部分透射的單一分束器或組合分束器，或為衍射光柵，或為二元光學(xué)元件，或為全息光學(xué)元件；聲光調(diào)頻器為用于改變激光頻率而不改變相干性的高轉(zhuǎn)換效率聲光器件；在三束分束器后還加有用于分別調(diào)節(jié)三束光的相對強度以提高圖象對比度和分辨率的變密度衰減濾光器；在由聲光調(diào)頻器調(diào)頻的兩束光經(jīng)過光掩模后的參考光路中還設(shè)置有零級參考光束濾波片，用于調(diào)節(jié)x方向、y方向曝光時掩模圖形高低頻光強度比，以提高圖象對比度和分辨率。
本發(fā)明與現(xiàn)有方法和系統(tǒng)相比有以下優(yōu)點(1)由于采用聲光調(diào)頻器改變激光波長，可將用同一波長激光進行三次曝光的成像干涉光刻變成用三個波長一次曝光完成的成像干涉光刻，也無須采用三臺激光器分別用于三次曝光，減少曝光次數(shù)，提高曝光效率。該方法和系統(tǒng)采用三束分束器，使光束分成強度近似相等的有一定夾角的三束光，然后在其中的兩束光光路中，分別加上一臺聲光調(diào)頻器產(chǎn)生波長移動，聲光調(diào)頻效率高，光束質(zhì)量好，可以滿足高分辨成像干涉光刻的要求。
(2)由于本發(fā)明采用一次曝光，也減少了三次曝光之間圖形的對準困難和工藝復(fù)雜性。
(3)本發(fā)明在三束光中采用變密度衰減濾波器，便于調(diào)節(jié)三束光的相對曝光強度。
(4)本發(fā)明在x、y方向偏置照明時，在零級衍射光路中置入零級參考光束衰減濾光片(插片式)便于調(diào)節(jié)偏置曝光時高低頻成分的強度比，有利于提高像對比度和分辨率。


圖1為本發(fā)明的聲光調(diào)頻一次曝光成像干涉光刻方法和系統(tǒng)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的三次曝光成像干涉光刻方法和系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的聲光調(diào)頻成像干涉光刻系統(tǒng)包括有激光器1、三束分束器2、變密度衰減濾光器3、聲光調(diào)頻器4、擴束準直空間濾波器5、反射鏡6、可移動反射鏡7、光掩模8、零級衰減濾光片9、成像系統(tǒng)10、可移動反射鏡11、抗蝕劑硅片12，激光器1發(fā)出的激光經(jīng)三束分束器2分成有一定夾角和強度近似相等的三束光①、②和③，三束光分別經(jīng)過三個變密度衰減濾光器后，光束①經(jīng)過擴束準直空間濾波器5變成平行光垂直照明光掩模8，而光束②和③分別經(jīng)過聲光調(diào)頻器4變成波長為λ+Δλ和λ-Δλ的光，再經(jīng)過擴束準直空間濾波器5變成平行光，經(jīng)反射鏡6及可移動反射鏡7照明光掩模8；照明光掩模的光束①經(jīng)光掩模8衍射和成像系統(tǒng)10成像到抗蝕劑硅片12上；光束②和③經(jīng)掩模衍射后，通過成像系統(tǒng)的高頻分量與經(jīng)過零級衰減濾光片9和可移動反射鏡11，而到達抗蝕劑硅片12的零級光干涉成像。x、y方向偏置角較小時，光束②和③經(jīng)光掩模8后的零級衍射光經(jīng)過零級衰減濾光片9后，直接經(jīng)過成像系統(tǒng)10(無須另加可移動反射鏡11)與高頻分量在抗蝕劑硅片12上干涉成像。至此，完成光掩模8在光束①、②和③的照明下，由成像系統(tǒng)10成像到抗蝕劑硅片12上。
變密度衰減濾光器3調(diào)節(jié)光束①、②、③的相對強度，調(diào)節(jié)三個波長像的相對強度；零級衰減濾光片9調(diào)節(jié)x、y方向偏置照明時零級光與高頻分量的強度比，目的都在于提高對比度，改善光刻分辨率。
權(quán)利要求
1.聲光調(diào)頻一次曝光成像干涉光刻方法，其特征在于包括下列步驟采用聲光調(diào)頻器使從激光器輸出的波長為λ的激光，調(diào)頻為具有波長差為Δλ的兩束光λ+Δλ和λ-Δλ，使三束光互不相干，用它們分別垂直照明光掩模、x方向偏置照明光掩模以及y方向偏置照明光掩模，通過成像系統(tǒng)一次完成曝光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲光調(diào)頻一次曝光成像干涉光刻方法，其特征在于利用變密度衰減濾光器，調(diào)制上述三束光的相對強度，提高對比度和分辨率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲光調(diào)頻一次曝光成像干涉光刻方法，其特征在于利用零級參考光束濾光片，調(diào)節(jié)x方向、y方向曝光時掩模圖形高低頻光強度比，以提高圖象對比度和分辨率。
4.聲光調(diào)頻一次曝光成像干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于包括波長為λ的激光器(1)、三束分束器(2)、聲光調(diào)頻器(4)、擴束準直空間濾波器(5)、反射鏡(6)、可移動反射鏡(7)、光掩模(8)、成像系統(tǒng)(10)、可移動反射鏡(11)、抗蝕劑硅片(12)，激光器(1)發(fā)出的激光經(jīng)三束分束器(2)分成具有一定夾角和強度近似相等的三束光，其中一光束經(jīng)過擴束準直空間濾波器(5)變成平行光垂直照明光掩模(8)，而另外兩光束分別經(jīng)過聲光調(diào)頻器(4)變成波長為λ+Δλ和λ-Δλ的光，再經(jīng)過擴束準直空間濾波器(5)變成平行光，經(jīng)反射鏡(6)及可移動反射鏡(7)照明光掩模(8)；照明光掩模的光束經(jīng)光掩模(8)衍射和成像系統(tǒng)(10)成像到抗蝕劑硅片(12)上；另外兩光束經(jīng)掩模衍射后，經(jīng)過可移動反射鏡(11)，到達抗蝕劑硅片(12)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲光調(diào)頻一次曝光成像干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于所述的三束分束器(2)可以為部分反射部分透射的單一分束器或組合分束器，或為衍射光柵，或為二元光學(xué)元件，或為全息光學(xué)元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲光調(diào)頻一次曝光成像干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于所述的聲光調(diào)頻器(4)為用于改變激光頻率而不改變相干性的高轉(zhuǎn)換效率聲光器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲光調(diào)頻一次曝光成像干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于在三束分束器(2)后還加有用于分別調(diào)節(jié)三束光的相對強度以提高圖象對比度和分辨率的變密度衰減濾光器(3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲光調(diào)頻一次曝光成像干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于在由聲光調(diào)頻器(4)調(diào)頻的兩束光經(jīng)過光掩模(8)后的參考光路(Rx和Ry)中還設(shè)置有零級參考光束濾波片(9)，用于調(diào)節(jié)x方向、y方向曝光時掩模圖形高低頻光強度比，以提高圖象對比度和分辨率。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲光調(diào)頻一次曝光成像干涉光刻系統(tǒng)，其特征在于在x、y方向偏置角較小或成像系統(tǒng)孔徑較大時，光束②和③經(jīng)過掩模的零級衍射光直接經(jīng)過零級衰減濾光片(9)和成像系統(tǒng)(10)，無需經(jīng)過可移動反射鏡(11)，與相應(yīng)的高空間頻率成分干涉成像。
全文摘要
聲光調(diào)頻一次曝光成像干涉光刻方法及其系統(tǒng)，其特征是使用兩個聲光調(diào)頻器，將從激光器發(fā)出的波長為λ的激光的頻率產(chǎn)生移動，形成一束波長為λ+Δλ的激光，用于在x方向離軸照明光掩模；形成一束波長為λ－Δλ的激光，用于在y方向離軸照明同一光掩模；用波長為λ的激光垂直照明光掩模，由于三束光為不相干涉光，因此三束光各自產(chǎn)生的像在硅片表面非相干疊加，形成最終的掩模像。該方法原理簡單，無須用三臺波長不同的激光器，或先后分別進行三次曝光，只需同時進行三波長一次曝光就可以完成成像干涉光刻曝光，而且用衰減濾光器可調(diào)節(jié)垂直照明，x方向傾斜照明和y方向傾斜照明的光強度以改變?nèi)獾钠毓饬勘壤詢?yōu)化像質(zhì)；同時在參考光R
文檔編號C23F1/08GK1607463SQ200310100170
公開日2005年4月20日 申請日期2003年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月15日
發(fā)明者張錦, 馮伯儒, 劉娟, 宗德蓉, 羅斌 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所