CN109521653A - 一种基于棱镜分光的sp激发照明超分辨光刻装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于棱镜分光的SP激发照明超分辨光刻装置，属于超分辨光刻装置的改进和创新技术领域。该装置包括产生i线紫外曝光光束的光源、用于表面等离子体激发照明的棱镜分光系统和用于承载基片的工作台。该装置采用棱镜分光的方式，通过表面等离子体成像器件，构成SP激发照明超分辨光刻镜头，实现了表面等离子体激发照明。该装置在不改变照明场光场均匀性的前提下，有效地提高了光刻的焦深、成像比和分辨率。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于棱镜分光的SP激发照明超分辨光刻装置，属于超分辨光刻装置的改进与创新。
背景技术
缩短照明光波长是传统光刻装置提高分辨率的一种有效途径，但是随着波长的缩短，光刻的成本急剧提高，光刻的效率也急剧降低，严重制约着光刻分辨率的提高，因此，要想进一步提高光刻的分辨率，需要对光刻装置进行改进和创新。
本发明提出一种基于棱镜分光的SP激发照明超分辨光刻装置，它采用表面等离子体激发照明技术，有效的提高了光刻装置的分辨率。该装置采用i线汞灯(中心波长365nm)照明，通过表面等离子体成像器件，实现了表面等离子体激发照明，能够曝光出32nm线宽的图形。该装置采用棱镜分光的方式，在不改变光场均匀性的前提下，进一步提高了曝光的焦深、成像比和分辨率。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：提出了一种基于棱镜分光的SP激发照明超分辨光刻装置。该装置采用棱镜分光的方式，通过表面等离子体成像器件，构成SP激发照明超分辨光刻镜头，实现了表面等离子体激发照明。该装置在不改变照明场光场均匀性的前提下，有效地提高了光刻的焦深、成像比和分辨率。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种基于棱镜分光的SP激发照明超分辨光刻装置，该装置包括用于产生i线紫外曝光光束的光源、用于激发照明的棱镜分光系统和用于承载基片的工作台，其中：
所述的棱镜分光系统，包括连接法兰、壳体、壳体盖、滤光片、压圈、棱镜、左反射镜、右反射镜和表面等离子体成像器件，其中滤光片通过压圈固定在壳体盖上，棱镜、左反射镜和右反射镜分别通过各自的镜框固定在壳体盖下表面，表面等离子体成像器件固定在壳体下部，连接法兰、壳体和壳体盖通过螺钉连接固定成为一个整体，构成SP激发照明超分辨光刻镜头；
所述的工作台，包括手动升降台、承片台和基片，其中承片台安装在手动升降台上，基片安放在承片台上；
所述的连接法兰与光源的框体连接，表面等离子体成像器件与基片安装同光轴，基片上表面到表面等离子体成像器件下表面的可调节距离为0～20mm，手动升降台与光源安装在同一隔振平台上。
本发明的原理在于：提出了一种基于棱镜分光的SP激发照明超分辨光刻装置，
1、该装置的i线紫外曝光光源使用的中心波长365nm的汞灯，采用柯拉照明紫外均匀照明的方式，因此从光源上就保证了该装置照明场的均匀性。
2、该装置采用棱镜分光的方式实现了表面等离子体激发照明，该装置棱镜分光系统包括连接法兰、壳体、壳体盖、滤光片、压圈、棱镜、左反射镜、右反射镜和表面等离子体成像器件。其中滤光片通过压圈固定在壳体盖上；棱镜、左反射镜和右反射镜分别通过各自的镜框固定在壳体盖下表面，各镜框定位孔都是通过数控机床进行精确定位打孔，保证了各光学元器件的精确安装；表面等离子体成像器件固定在壳体下部；连接法兰、壳体和壳体盖通过螺钉连接固定成为一个整体。
3、该装置的棱镜分光系统通过连接法兰与光源的框体进行精密定位安装，保证了棱镜分光系统与光源安装同光轴，保证了棱镜分光系统的光程为285mm。
4、该装置的工作台作为光刻装置必不可少的基片承载模块，包括手动升降台、承片台和基片，其中基片安放在承片台上，承片台则安装在手动升降台上，手动升降台的工作范围为70mm～90mm，既保证了基片和表面等离子体成像器件能够方便换取，又保证了基片能够与表面等离子体成像器件完全贴紧。
5、通过对手动升降台进行定位安装，保证了工作台与棱镜分光系统以及光源安装同光轴。
本发明的有益效果是：
1、该装置采用棱镜分光的方式，通过表面等离子体成像器件，构成SP激发照明超分辨光刻镜头，实现了表面等离子体激发照明。
2、该装置在不改变照明场光场均匀性的前提下，有效地提高了光刻的焦深、成像比和分辨率。
附图说明
图1为本发明的一种基于棱镜分光的SP激发照明超分辨光刻装置的整体结构图；
图2为本发明的一种基于棱镜分光的SP激发照明超分辨光刻装置的内部结构图；
图3为本发明的i线紫外曝光光源的光场均匀性；
图4为本发明的i线紫外曝光光束通过棱镜分光系统到达表面等离子体成像器件上表面的光场均匀性；
图5为本发明的曝光流程图，其中，图5(a)为安装基片，图5(b)为曝光，图5(c)为卸载样片。
附图标记：
1是光源；
2是棱镜分光系统；
3是工作台；
4是连接法兰；
5是壳体盖；
6是壳体；
7是压圈；
8是滤光片；
9是棱镜；
10是左反射镜；
11是右反射镜；
12是表面等离子体成像器件；
13是承片台；
14是手动升降台；
15是隔振平台；
16是基片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和装置等的优点更加清楚，以下结合附图对本发明做进一步详细说明。
参照图1，一种基于棱镜分光的SP激发照明超分辨光刻装置，该装置主要由光源1、棱镜分光系统2和工作台3三个部分组成。其中光源1为整个光刻装置提供i线紫外曝光光束；棱镜分光系统2采用棱镜分光的方式，形成表面等离子体激发照明光学系统；工作台3用于承载基片。
参照图2，该装置的光源1采用的是柯拉照明紫外均匀照明的方法，从而在光源上保证了光场的均匀性，该光源的光场均匀性如图3所示，测量范围为14mm×14mm，测得光场均匀性为±2.0％。
参照图2，i线紫外曝光光束通过连接法兰4进入了棱镜分光系统2。光束进入棱镜分光系统，需要先透过滤光片8进行滤光。通过滤光片8后光束进入棱镜分光系统2的壳体6内部，入射到棱镜9上进行分光，棱镜9为直角棱镜，直角边对应的两个镜面镀有反射膜为工作面，斜边对应的面为安装面，光束被棱镜9等分为两半后，一半反射到左反射镜10上，一半反射到右反射镜11上。左反射镜10与右反射镜11对称安装，两个分光束被左反射镜10、右反射镜11反射后入射到表面等离子体成像器件12上，形成装置所需的表面等离子体激发照明场。整个棱镜分光系统2构成超分辨光刻装置的表面等离子体激发照明系统，通过该激发照明系统，到达表面等离子体成像器件12上表面的光场均匀性如图4所示，测量范围为14mm×14mm，测得光场均匀性为±1.7％。
参照图2，该装置还安装有工作台3用于承载基片16，基片16安装在承片台13上，承片台13安装在手动升降台14上，手动升降台14与光源1安装在同一隔振平台15，手动升降台14的工作范围为70mm～90mm，通过调节手动升降台14可以调整基片16与表面等离子体成像器件12的距离，两者可以调节到完全贴紧。
参照图5，在该装置进行曝光时，首先需要将手动升降台14降到合适的位置，再将表面等离子体成像器件12固定在壳体6上，将基片16安放在承片台13上。然后将手动升降台14上调，调到基片16与表面等离子体成像器件12完全贴紧(局部间隙小于50nm)。接着设定曝光时间，打开光源快门进行曝光。最后，曝光完毕需先将手动升降台14下调到达合适位置，取出基片16和表面等离子体成像器件12。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都涵盖在本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种基于棱镜分光的SP激发照明超分辨光刻装置，其特征在于：该装置包括用于产生i线紫外曝光光束的光源(1)、用于激发照明的棱镜分光系统(2)和用于承载基片的工作台(3)，其中：
所述的棱镜分光系统(2)，包括连接法兰(4)、壳体(6)、壳体盖(5)、滤光片(8)、压圈(7)、棱镜(9)、左反射镜(10)、右反射镜(11)和表面等离子体成像器件(12)，其中滤光片(8)通过压圈(7)固定在壳体盖(5)上，棱镜(9)、左反射镜(10)和右反射镜(11)分别通过各自的镜框固定在壳体盖(5)下表面，表面等离子体成像器件(12)固定在壳体(6)下部，连接法兰(4)、壳体(6)和壳体盖(5)通过螺钉连接固定成为一个整体，构成SP激发照明超分辨光刻镜头；
所述的工作台(3)，包括手动升降台(14)、承片台(13)和基片(16)，其中承片台(13)安装在手动升降台(14)上，基片(16)安放在承片台(13)上；
所述的连接法兰(4)与光源(1)的框体连接，表面等离子体成像器件(12)与基片(16)安装同光轴，基片(16)上表面到表面等离子体成像器件(12)下表面的可调节距离为0～20mm，手动升降台(14)与光源(1)安装在同一隔振平台(15)上。
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