CN1752849A - 采用梯形棱镜的五次曝光成像干涉光刻方法和系统 - Google Patents

Abstract

用梯形棱镜的五次曝光成像干涉光刻方法和系统，其特征是采用梯形棱镜与可编程选通快门结合，为掩模提供不同方位的照明(垂直于掩模的照明，使低空间频率成份曝光；沿+X方向的偏置照明与沿－X方向的偏置照明，使沿X方向分布的较高空间频率成分曝光；沿+Y方向的偏置照明与沿－Y方向的偏置照明，使沿Y方向分布的较高空间频率成份曝光)，实现五次曝光成像干涉光刻曝光。本发明无任何移动部件、曝光之间不需光路调整和图像对准，用可编程选通快门控制五次曝光的曝光时间(曝光剂量)和间隔时间，系统方便灵活、可优化曝光剂量，提高分辨率和图像质量。

Description

采用梯形棱镜的五次曝光成像干涉光刻方法和系统

技术领域

本发明涉及采用梯形棱镜的五次曝光成像干涉光刻方法和系统，属于对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新型的高分辨光刻技术。一般成像干涉光刻系统由激光器、扩束器、准直器、空间滤波器、分束器、反射镜、掩模和成像光学元件等组成，原则上都是采用三次曝光方法，文献S.R.J.Brueck，ImagingInterferometric Lithography，Microlithography World，Winter 1998，2-11和文献Xiaolan Chen and S.R.J.Brueck，Imaging Imterferometric Lithography，AWavelength Division Multiplex Approach to Extending Optical Lithography，J.Vac.Sci.Technol，B16(6)：3392-3397，Nov./Dec，1998中介绍了成像干涉光刻技术，但文献中只论及一般的方法和简单的原理及三次曝光成像干涉光刻技术，即使对三次曝光成像干涉光刻系统的实施及优化方法也未作论述。三次曝光之间需光路调整，使图像对准困难，曝光效率低。在这里首次提出分辨率更高、性能更优的采用梯形棱镜的五次曝光成像干涉光刻方法和系统。

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，提供一种采用梯形棱镜的五次曝光成像干涉光刻方法和系统，可编程的选通快门与其后的梯形棱镜结合，分别为掩模提供垂直照明，及+X，-X，+Y和-Y方向偏置照明，实现五次曝光非相干叠加的成像干涉光刻曝光，五次曝光比三次曝光具有更高的分辨率和更小的因离焦引起的特征图形位置偏差，曝光之间不需图形对准，各次曝光之间不需光路调整，系统无可移动部件，稳定性好，曝光效率相对较高，用电动快门开启时间控制可方便调节曝光剂量和曝光之间的剂量比，利于得到更高分辨率和更高质量的抗蚀剂图形。

本发明的技术解决方案是：采用梯形棱镜的五次曝光成像干涉光刻方法，其特点在于包括下列步骤：

(1)在准直透镜和掩模之间放置选通快门和位于其后的梯形棱镜，其中选通快门由5个电动快门组成；

(2)采用选通快门中一个电动快门及其对应的梯形棱镜顶面，垂直照明掩模，实现低空间频率曝光；

(3)采用选通快门中一对快门及其对应的梯形棱镜的两个侧面，分别沿+X和-X方向偏置照明掩模，实现X方向较高空间频率分量的曝光；

(4)采用选通快门中的另一对快门及其对应的梯形棱镜的另两个侧面，分别沿+Y和-Y方向偏置照明掩模，实现Y方向较高空间频率分量的曝光。

所述的选通快门由快门控制电源经程序控制，控制选通快门中五个快门的开启顺序、开启时间和关闭时间。

所述的梯形棱镜为等腰梯形棱镜，四个侧面与底面的夹角确定照明偏置角，照明偏置角的大小选择与掩模图形空间分辨率相关。

本发明的原理是：平行激光束通过选通快门上选择的快门及其后对应的梯形棱镜顶面，对掩模提供垂直照明，掩模图形成像到抗蚀剂基片上，实现低频分量的曝光；通过选通快门上选定的另一快门的光照在梯形棱镜侧面上，经折射对掩模提供+X方向偏置照明，同理提供-X方向、+Y方向和-Y方向偏置照明，使掩模图形的较高空间频率分量依次曝光，实现五次曝光成像干涉光刻曝光。

本发明与现有方法相比有以下优点：

(1)由于采用可编程选通快门选择性地使光通过选通快门中不同位置处的快门，为其后的梯形棱镜的不同面提供照明，经梯形棱镜透射或折射，为掩模提供垂直照明、+X方向、-X方向、+Y方向和-Y方向偏置照明，五次曝光之间不需移动部件调节光路和图形对准，系统更加稳定、紧凑。

(2)本发明采用的梯形棱镜为等腰棱镜，可根据掩模图形空间频率，改变梯形棱镜设计，适应不同偏置角要求，适应性较强。

(3)本发明采用可编程选通快门，用程序控制调节快门的开、关及开启时间和关闭时间，不用衰减滤光片，就可方便、快速调整曝光时间(曝光剂量)和不同曝光的曝光剂量比，改善高低频分量曝光剂量，优化图像质量，提高曝光效率。

附图说明

图1为本发明的采用梯形棱镜的五次曝光成像干涉光刻系统示意图；

图2为本发明的选通快门示意图；

图3为本发明的梯形棱镜示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的采用梯形棱镜的五次曝光成像干涉光刻系统包括激光器1、扩束镜2、空间滤波器3、准直透镜4、选通快门5、快门控制电源6、梯形棱镜7、掩模8、成像透镜9、抗蚀剂基片10。激光器1发出的细激光束经扩束镜2扩束、空间滤波器3滤波和准直透镜4准直成孔径较大的平面波，该平面波通过由快门控制电源6编程控制的选通快门5上选定的开启的快门照射到其后的梯形棱镜7的相应面上，直接透过或由梯形棱镜7折射的光束照明掩模8，成像透镜9将掩模8上的图形成像到光致抗蚀剂基片10上，依次实现对抗蚀剂的五次曝光：垂直掩模照明曝光、+X方向偏置照明曝光、-X方向偏置照明曝光、+Y方向偏置照明曝光及-Y方向偏置照明曝光，为实现五次曝光成像干涉光刻曝光只需由快门控制电源6选定选通快门5上适合的快门开启，就可完成。选通快门可编程控制快门的开、关、开启时间和关闭时间，以控制曝光剂量和不同曝光之间的曝光剂量比，优化不同空间频率分量的曝光，有利于提高对比度和分辨率，减小离焦时图形的位置误差，得到高质量的抗蚀剂图形。

如图2所示，为本发明的选通快门示意图，图中11，12，13，14和15为5个电动快门，由快门控制电源6编程控制快门的启、闭及启、闭时间，电动快门为常规产品。图2中B为固定的不透光区。

如图3所示，为本发明的梯形棱镜示意图。图中，16，17，18，19，20为与快门11，12，13，14，15分别对应的梯形棱镜镜面，16为顶面，17，18，19，20为侧面。快门11打开，光束通过16实现垂直于掩模的照明，快门12，13，14，15分别打开，光束经折射为掩模提供+X，-X，+Y和-Y方向的偏置照明。激光束通过选通快门上开启的快门，使光束依序照明梯形棱镜的不同面，经棱镜透射和折射为其后的掩模提供不同方向的照明。通过棱镜顶面的光为掩模提供垂直照明；由棱镜各侧面折射的光分别为棱镜提供+X方向、-X方向、+Y方向和-Y方向的偏置照明。根据光学棱镜原理，光入射到梯形棱镜侧面经该侧面折射之后再经棱镜底面折射，最后以与底面法线成一定角度的方向出射，然后入射到掩模上，提供偏置照明。光束在掩模上的入射角，也就是所谓偏置照明角。由光学棱镜原理可知，棱镜侧面与底面的夹角大小确定光线从底面出射的角度，直接决定光束在掩模上的入射角，即偏置角的大小。

Claims (5)

1、采用梯形棱镜的五次曝光成像干涉光刻方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)在准直透镜和掩模之间放置选通快门和位于其后的梯形棱镜，其中选通快门由5个电动快门组成；

(2)采用选通快门中的一个快门及其相对应的梯形棱镜顶面，垂直照明掩模，实现低空间频率分量曝光；

(3)采用选通快门中关于顶面对称的两个快门及其对应的梯形棱镜的两个侧面，分别沿+X和-X方向偏置照明掩模，实现X方向较高空间频率分量的曝光；

(4)采用选通快门中的另一对关于顶面对称的快门及其对应的梯形棱镜的另两个侧面，分别沿+Y和-Y方向偏置照明掩模，实现Y方向较高空间频率分量的曝光，从而完成成像干涉光刻的五次曝光。

2、根据权利要求1所述的采用梯形棱镜的五次曝光成像干涉光刻方法，其特征在于：所述的选通快门由快门控制电源经程序控制，控制选通快门中五个快门的开启顺序、开启时间和关闭时间。

3、根据权利要求1所述的采用梯形棱镜的五次曝光成像干涉光刻方法，其特征在于：所述的梯形棱镜为等腰棱镜，其四个侧面与底面的夹角确定偏置照明角。

4、采用梯形棱镜的五次曝光成像干涉光刻系统，其特征在于：依次包括激光器、扩束镜、空间滤波器、准直透镜、选通快门、用于控制选通快门的快门控制电源、位于选通快门后面的梯形棱镜、掩模、成像透镜和抗蚀剂基片，选通快门由5个电动快门组成，激光器发出细光束依次经扩束镜、空间滤波器和准直透镜形成直径较大的平行光，经选择的开启的快门后，照在其对应的梯形棱镜顶面上，对掩模垂直照明；透过不同快门的光束依次照在梯形棱镜各侧面上，对掩模+X方向、-X方向、+Y方向和-Y方向偏置照明，成像透镜依次把掩模图形分别成像到光致抗蚀剂基片上，实现五次曝光成像干涉光刻曝光。

5、根据权利要求4所述的采用梯形棱镜的五次曝光成像干涉光刻系统，其特征在于：所述的梯形棱镜为等腰棱镜，其四个侧面与底面的夹角确定偏置照明角。

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