一種采用光柵組合的成像干涉光刻方法及其光刻系統技術方案

一種采用光柵組合的成像干涉光刻方法及其光刻系統，其特征是使用由一個水平光柵和一個垂直光柵組成的光柵組合和轉動光闌相配合，為成像干涉光刻系統中的掩模提供Ｙ方向傾斜照明和Ｘ方向傾斜照明，使傳統成像干涉光刻在三次曝光之間需調整光路系統的復雜、費時工序得到簡化，在整個曝光過程中，只須轉動光闌兩次，就可完成成像干涉干光刻所需的三次曝光過程，系統光路簡單、緊湊，調節光路容易，縮短曝光時間，提高成像干涉光刻曝光效率，有利于成像干涉光刻的實用化。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術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，屬于對產生微細圖形的成像干涉光刻技術的改進。
技術介紹
一般成像干涉光刻系統由激光器，擴束器，準直器、反射鏡、掩模、成像光學系統及抗蝕劑基片等組成，第一次曝光后，調整光路進行第二次曝光，第二次曝光后，調整光路進行第三次曝光，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問題。文獻Steven R.J.Brueck，lmaging interferometric lithography，Microlithography World，winter 1998，2-10和文獻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中介紹了關于成像干涉光刻的技術。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，光路調整和圖像對準較難，特別是三光路不在一個平面內就更加困難和費時，降低了曝光效率。
技術實現思路
本專利技術需要解決的技術問題是克服現有方法和系統的不足，提供一種在三次曝光之間只簡單地轉動兩次轉動光闌就可完成一般成像干涉光刻需要的三次曝光，無須在其間調整光路和對準，可減少調整光路的復雜性和圖像對準問題，縮短曝光時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。本專利技術所采用的技術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)將一個由水平光柵和垂直光柵組成的光柵組合放置于擴束準直器和掩模之間，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)再將轉動光闌置于上述組合光柵之前；(3)將轉動光闌置于初始位置0°，使直接透過轉動光闌和光柵組合上的透光孔的平行光束垂直照射掩模，并由成像光學系統成像到抗蝕劑基片上，實現掩模圖形低頻分量曝光；(4)將轉動光闌從初始位置0°轉動90°，使透過轉動光闌透光孔并經其后的垂直光柵衍射的平行光束X方向傾斜照射掩模，并由成像光學系統成像到抗蝕劑基片上，實現X向高頻分量曝光；(5)將轉動光闌從初始位置0°反向轉動90°，使透過轉動光闌透光孔并經其后的水平光柵衍射的平行光束Y方向傾斜照射掩模，并由成像光學系統成像到抗蝕劑基片上，實現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，在轉動光闌之前采用可變光衰減器調節三次曝光的光強度，可提高圖像對比度和分辨率，改善圖像質量。采用電控系統控制轉動機構精確轉動光闌，使其從初始位置分別轉到X方向傾斜照明位置和Y方向傾斜照明位置。轉動光闌為一個可繞其中心作平面內轉動的圓形或正方形不透光材料板，其上開有一個圓形或正方形透光孔，除透光孔外，轉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元件的組合，或全息光學元件的組合，或相移掩模的組合。采用上述方法的成像干涉光刻系統，包括激光器、定時快門、可變光衰減器、擴束準直器、轉動光闌RP、光柵組合CG、掩模、成像光學系統、抗蝕劑基片、轉動機構及其電控系統，由激光器發出的激光束通過定時快門和可變光衰減器及擴束準直器之后，通過轉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，成像光學系統把掩模成像在抗蝕劑基片上，對抗蝕劑曝光，電控系統控制轉動光闌的轉動機構，使透過轉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。本專利技術與現有方法和系統相比具有以下優點(1)由于本專利技術采用光柵組合代替傳統成像干涉光刻系統中的棱鏡、反射鏡等折光系統為成像干涉光刻系統中的掩模提供垂直，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整，操作簡單，縮短曝光時間，提高曝光效率等優點。(2)本專利技術的成像干涉光刻系統另一特點在于采用了由控制電路控制的轉動機械使轉動光闌從原始0°位置分別精確轉動+90°和-90°，使光闌透光部分分別與光柵組合上不同部分重迭，以實現掩模的垂直照明、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、快捷而準確的控制，提高曝光效率。(3)本專利技術在成像干涉光刻系統中用一個可變光衰減器可以分別調節垂直照明光、X向傾斜照明光和Y向傾斜照明光的強度，從而控制高、低頻分量的曝光強度，優化由三次曝光的強度相加得到的最終掩模像強度，得到更優質的掩模像。(4)本專利技術采用電控轉動機構，精確、快捷調節轉動光闌，并可與定時快門同步控制，使成像干涉光刻的三次曝光過程準確而快速地實現，對于提高光刻曝光效率，推進成像干涉光刻的實用化具有重要意義和廣闊的應用前景。附圖說明圖1為本專利技術采用光柵組合的成像干涉光刻系統的結構示意圖；圖2為本專利技術采用光柵組合的成像干涉光刻系統中的轉動光闌與光柵組合的匹配示意圖，其中圖2a為初始位置0°，此時轉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為轉動光闌從初始位置0°轉動90°，轉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為轉動光闌從初始位置0°反向轉動90°，轉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。具體實施例方式如圖1所示，本專利技術的方法包括下列步驟(1)將一個由水平光柵和垂直光柵組成的光柵組合6放置于擴束準直器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)再將轉動光闌5置于上述光柵組合6之前；(3)當轉動光闌5處于初始位置0°時，使直接通過轉動光闌5和光柵組合6上的透光孔的平行光束垂直照射掩模7，并由成像光學系統8成像到抗蝕劑基片9上，實現掩模圖形低頻分量曝光；(4)轉動光闌5從初始位置0°轉動90°，使透過光闌5的透光孔并經其后的垂直光柵衍射的平行光束X方向傾斜照射掩模7，并由成像光學系統成像8到抗蝕劑基片上，實現X向高頻分量曝光；(5)再將轉動光闌5從初始位置0°反向轉動90°，使透過光闌5的透光孔并經其后的水平光柵衍射的平行光束Y方向傾斜照射掩模，并由成像光學系統成像到抗蝕劑基片9上，實現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，本專利技術的一種采用光柵組合的成像干涉光刻系統包括有激光器1、定時快門2、可變光衰減器3、擴束準直器4、轉動光闌5、光柵組合6、掩模7、成像光學系統8、抗蝕劑基片9、轉動機構10和電控系統11。由激光器1發出的激光由定時快門2控制通斷和通斷時間，通過的激光束經可變光衰減器3之后，由擴束準直器4擴束并準直成截面均勻的平行光束照射到轉動光闌5上，透過轉動光闌5的平行激光束照射到光柵組合6上，當轉動光闌5和光柵組合6處于圖2a位時，平行光束垂直照明掩模7，并由成像光學系統8將掩模7成像到抗蝕劑基片9上，實現低頻分量曝光。隨后由電控系統11控制轉動機構10將轉動光闌轉動+90°，即處于圖2b位，此時透過轉動光闌5的平行激光束照射在光本文檔來自技高網...

【技術保護點】
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）將一個由水平光柵和垂直光柵組成的光柵組合放置于擴束準直器和掩模之間，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）再將轉動光闌置于上述光柵組合之前 ；（３）當轉動光闌處于初始位置０°時，使直接通過轉動光闌和光柵組合上的透光孔的平行光束垂直照射掩模，并由成像光學系統成像到抗蝕劑基片上，實現掩模圖形低頻分量曝光；（４）轉動光闌從初始位置０°轉動９０°，使透過光闌透光孔并經其 后的垂直光柵衍射的平行光束Ｘ方向傾斜照射掩模，并由成像光學系統成像到抗蝕劑基片上，實現Ｘ向高頻分量曝光；（５）再將轉動光闌從初始位置０°反向轉動９０°，使透過光闌透光孔并經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 系統成像到抗蝕劑基片上，實現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。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張錦，馮伯儒，劉娟，
申請(專利權)人：中國科學院光電技術研究所，
類型：發明
國別省市：90[中國|成都]