CN1731283A - 用两个正交声光调制器的成像干涉光刻方法及光刻系统 - Google Patents

用两个正交声光调制器的成像干涉光刻方法及光刻系统 Download PDF

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Abstract

用两个正交声光调制器的成像干涉光刻方法及光刻系统，其特征在于使用两个正交的声光调制器，使从激光器发出的激光束发生偏转，当声光调制器上未加超声功率时，激光直接透过声光调制器，为掩模提供垂直照明；当声光调制器加上一定频率的超声功率时，则产生偏转角与超声频率成正比的一级衍射光，为水平方向偏置曝光和垂直方向偏置曝光提供照明，通过改变超声功率可方便调节一级衍射光的强弱，实现不用衰减滤光片的曝光强度控制，通过改变超声波频率可实时控制偏转角大小，可方便、灵活、快捷地实现成像干涉光刻的三次曝光，产生高保真度的抗蚀剂图形。

Description

用两个正交声光调制器的成像干涉光刻方法及光刻系统
技术领域
本发明涉及一种用两个正交声光调制器的成像干涉光刻方法及光刻系统，属于对产生微细图形的成像干涉光刻技术的改进。
背景技术
成像干涉光刻技术是一种提高光刻分辨率的新技术，其主要特征是用三次曝光分别对掩模图形的低频分量、x方向和y方向的高频分量进行曝光，优化相对曝光强度，提高光刻分辨率，改善曝光图形质量。一般的成像干涉光刻系统由激光器、分束器、反射镜、空间滤波器、扩束准直器、掩模，成像光学透镜及抗蚀剂基片等组成，文献Xiaolan Chen andS.R.J.Brueck Imaging interferometric lithography for arbitrarypatterns，SPIE vol.3331，214-224，1997和文献S.R.J.Brueck，Imaginginterferometric lithography，Microlithography World，Winter 1998，2-10中介绍了成像干涉光刻技术。但对于具体的实施系统以及系统的实用化研究太少，一般采用曝光之间进行光路调整以实现三次曝光，图像对准等是尚未解决的关键问题，而且曝光效率不高，不利于推广应用。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用声光调制器控制光束偏转角，既能改变偏转角，又能不用衰减滤光片调节曝光强度的成像干涉光刻方法和光刻系统，在三次曝光之间无须光路调整，不存在三次曝光图像的对准等问题，有利于实现成像干涉光刻。
本发明所采用的技术方案是：用两个正交声光调制器的成像干涉光刻方法，其特点在于：将两个正交放置的声光调制器放置于激光器后面，当声光调制器未加超声功率时，从激光器发出的激光束直接透过两个声光调制器为掩模提供垂直照明光束，实现低频分量曝光；当一个声光调制器加上一定频率的超声功率时，其一级衍射光在水平面内与光轴偏离一个角度，为掩模提供水平面内偏置照明，实现X方向偏置曝光；同理，另一个与之正交的声光调制器为掩模提供垂直平面内偏置照明，实现Y方向偏置曝光，完成成像干涉光刻所需的三次曝光。
采用两个正交声光调制器的成像干涉光刻系统，包括激光器，两个正交放置的声光调制器、声光调制器电源、带孔全反射镜、电动曝光快门、全反射镜、空间滤波扩束准直器、掩模、成像光学装置、抗蚀剂基片。
本发明的工作原理是：由于采用两个正交放置的声光调制器，一个在水平面内使光束偏转一个角度，用于X方向偏置曝光的照明光束，另一个在垂直平面内使光束偏转一个角度，用于Y方向偏置曝光的照明光束，当两个声光调制器均不外加超声波功率时，则正交的两个声光调制器均直接透过光束，提供垂直于掩模的照明光束，故方便、快捷地实现了成像干涉光刻的三次曝光。
用两个正交声光调制器的成像干涉光刻系统，包括激光器、位于激光器后面的两个正交放置的声光调制器、用于控制声光调制器的声光调制器电源、置于两个正交放置的声光调制器后面的两个带孔全反射镜、在三路光程中的三个电动曝光快门、位于带孔全反射镜后面的全反射镜、位于电动曝光快门后面的空间滤波扩束准直器、掩模、成像光学装置及抗蚀剂基片。在两个声光调制器驱动电压V1＝V2＝0时，激光器发出的激光束通过两个声光调制器和两个带孔全反射镜上的小孔及电动曝光快门和空间滤波扩束准直器照射到掩模上，由成像光学装置把掩模成像到抗蚀剂基片上，实现垂直照明下低频分量的曝光。当第一个声光调制器驱动电压V1＝0，而V2等于一定值时，激光器发出的激光束直接通过第一个声光调制器，并由第二个声光调制器产生偏转，由带孔全反射镜反射，进入Y方向偏置曝光光路，实现Y方向高频分量曝光，同理，当V1等于一定值，而V2＝0时，则实现X方向高频分量偏置曝光，于是完成成像干涉光刻所需的三次曝光。
本发明与现有系统相比有以下优点
(1)由于采用两个正交放置的声光调制器分别用于在水平平面内和在垂直平面内使入射激光束产生一定角度的偏转后分别进入Y方向和X方向偏置曝光光路，实现X方向和Y方向高频分量的曝光；而两个声光调制器驱动电压均为零时，用直透光实现掩模垂直照明，曝光低频分量。整个系统在三次曝光之间无移动部件，用电源控制取代了三次曝光之间的光路调整，无机械振动影响，不需掩模和抗蚀剂基片的转动，不存在图像对准问题，操作方便、灵活，曝光效率提高。
(2)由于通过控制驱动超声波频率可改变偏转角度大小，利于光路调整；通过控制驱动功率，可改变一级衍射光强，故可直接调节曝光量，无须外加衰减滤光片。
(3)在要求超声波频率和功率稳定情况下，用带孔全反射镜，可增大偏置照明角度(θx和θy)，用电动曝光快门控制曝光时间，控制曝光量。
(4)由于三次曝光时，每次都几乎全利用了激光的输出能量，故使曝光强度增大，缩短了曝光时间，提高了曝光效率。
附图说明
图1为本发明的用两个正交声光调制器的成像干涉光刻系统示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括激光器1、声光调制器2和3、声光调制器电源4、带孔全反射镜5和6、电动曝光快门7、全反射镜8和9、空间滤波扩束准直器10，11，12、掩模13、成像光学装置14、抗蚀剂基片15，在声光调制器电源4加到声光调制器2和3上的驱动电压V1＝V2＝0时，由激光器1发出的激光束直接透过两个声光调制器2和3，并通过带孔全反射镜5和6上的小孔及电动曝光快门7和空间滤波扩束准直器10变成平行光束垂直照明掩模13，成像光学装置14将掩模13上的图形成像到抗蚀剂基片15上，实现掩模图形低频分量的曝光；当V1＝0，V2为一定值时，由激光器1发出的激光束通过声光调制器2和带孔全反射镜5，由声光调制器3产生的零级光透过带孔全反射镜6被电动曝光快门7挡掉，而由声光调制器3产生的一级衍射光偏离光轴αy角，经带孔全反射镜6和全反射镜9反射，通过快门7，由空间滤波扩束准直器12变成平行光束以偏置角θy照射到掩模13上，由成像光学装置14将偏置照明掩模13成像到抗蚀剂基片15上，实现X方向高频分量的曝光，同理，当V2＝0，V1等于一定值时，实现y方向高频分量的曝光，于是完成成像干涉光刻的三次曝光过程。

Claims (4)

1、用两个正交声光调制器的成像干涉光刻方法，其特征在于：将两个正交放置的声光调制器放置于激光器后面，当声光调制器未加超声功率时，从激光器发出的激光束直接透过两个声光调制器为掩模提高垂直照明光束，实现低频分量曝光；当一个声光调制器加上一定频率的超声功率时，其一级衍射光在水平面内与光轴偏离一个角度，为掩模提供水平面内偏置照明，实现X方向偏置曝光；另一个与之正交的声光调制器为掩模提供垂直平面内偏置照明，实现Y方向偏置曝光，完成成像干涉光刻所需的三次曝光。
2、根据权利要求1所述的用两个正交声光调制器的成像干涉光刻方法，其特征在于：在所述的两个正交放置的声光调制器后面采用带孔全反射镜，使在声光调制器未加超声波功率时，直接透过光调制器的光束通过全反射镜上的小孔，为垂直曝光提供照明，声光调制器加上超声波功率时，一级衍射光经带孔全反射镜反射入X方向偏置照明或Y方向偏置照明光路，实现X方向或Y方向偏置曝光。
3、根据权利要求1所述的用两个正交声光调制器的成像干涉光刻方法，其特征在于：在三路光程中分别采用电动曝光快门控制曝光时间。
4、用两个正交声光调制器的成像干涉光刻系统，其特征在于：包括激光器、位于激光器后面的两个正交放置的声光调制器、用于控制声光调制器的声光调制器电源、置于两个正交放置的声光调制器后面的两个带孔全反射镜、在三路光程中的三个电动曝光快门、位于带孔全反射镜后面的全反射镜、位于电动曝光快门后面的空间滤波扩束准直器、掩模、成像光学装置及抗蚀剂基片。
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