[發明專利]數字光刻技術的相位控制和補償方法

無效

• 申請號: 200710022755.1
• 申請日: 2007-05-29
• 公開（公告）號: CN101093360A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 劉文海;劉軍;胡亦寧;楊丹寧
• 申請（專利權）人: 芯碩半導體（合肥）有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司
• 代理人: 余成俊

技術領域：

本發明涉及光刻技術領域，具體的說，涉及在晶片，印刷電路板、掩膜板、平板顯示器、生物晶片、微機械電子晶片、光學玻璃平板等襯底上印刷構圖的方法。

背景技術：

光刻技術是用于在襯底表面上印刷具有特征的構圖。這樣的襯底可包括用于制造半導體器件、多種集成電路、平面顯示器(例如液晶顯示器)、電路板、生物芯片、微機械電子芯片、光電子線路芯片等的基片。經常使用的基片為表面圖有光敏感介質的半導體晶片或玻璃基片。

在光刻過程中，晶片放置在晶片臺上，通過處在光刻設備內的曝光裝置，將特征構圖投射到晶片表面。盡管在光刻過程中使用了投影光學裝置，還可依據具體應用，使用不同的類型曝光裝置。例如X射線、離子、電子或光子光刻的不同曝光裝置，這已為本領域技術人員所熟知。

半導體行業使用的傳統分步重復式或分步掃描式光刻工具，將分劃板的特征構圖在各個場一次性的投影或掃描到晶片上，一次曝光或掃描一個場。然后通過移動晶片來對下一個場進行重復性的曝光過程。傳統的光刻系統通過重復性曝光或掃描過程，實現高產出額的精確特征構圖的印刷。

為了在晶片上制造器件，需要多個分劃板。由于特征尺寸的減少以及對于較小特征尺寸的精確公差需求的原因，這些分劃板對于生產而言成本很高，耗時很長，從而使利用分劃板的傳統晶片光刻制造成本越來越高，非常昂貴。

無掩膜(如直接寫或數字式等)光刻系統相對于使用傳統分劃板的方法，在光刻方面提供了許多益處。無掩膜系統使用空間圖形發生器(SLM)來代替分劃板。SLM包括數字微鏡系統(DMD)或液晶顯示器(LCD)，SLM包括一個可獨立尋址和控制的象素陣列，每個象素可以對透射、反射或衍射的光線產生包括相位、灰度方向或開關狀態的調制。

傳統的光刻圖象的制造使用以特定的圖象編碼的分劃板，產生一定的空間光強和相位的調制，聚焦光然后通過分劃板投射到光敏感元件上。每一個分劃板配置成一個單一的圖象。

在無掩膜的光刻系統中，特征圖形由空間微反射鏡陣列產生，這些微小鏡面可以獨立尋找址單獨受控以不同的傾斜方向反射照射的光束，以產生空間光強調制。通過光學投影元件，這些空間微鏡陣列以一定的放大倍率M(通常M＜1)投影到光敏感元件的襯底上，產生特征的構圖。

無掩膜光刻相對于使用常規分劃板的傳統光刻方式有許多的優點。無掩膜光刻系統的最大好處之一是使用可獨立尋址編程的掩膜來實現多重光刻圖形的能力。如在本領域中已知的無掩膜分劃板包括一個空間微反射鏡陣列，例如US6,133,986中記載的一種采用微透鏡陣列的顯微鏡和光刻系統。更多的反射鏡陣列的信息還可以從例如美國專利US5,296,891，美國專利US5,523,193中獲得，這些文獻在這里引入作為參照。

這些系統中，由于相鄰微反射鏡之間的空氣間隙，或者微透鏡陣列產生的二次成像光點的間距，在光敏感元件上難以一次性地曝光產生連續無縫隙的特征圖形。為了產生連續光滑的圖形，這些直寫光刻系統需要做連續掃描，或者重復性的重疊曝光的方式。這帶來了一些問題，例如增加了掃描或曝光的時間，對于精密平移平臺的小距離移動控制和連續移動的控制難度要求加大。

發明內容：

本發明的一個目標是提供一種采用空間微反射鏡陣列的數字光刻技術的相位控制和補償方法，以產生無間隙的連續曝光圖形，而避免了直寫光刻系統需要做的連續掃描，或者重復性的重疊曝光的方式，從而提高了曝光效率，減小了精密平移平臺的小距離移動控制和連續移動的控制難度。

本發明的技術方案如下：