[發明專利]投影式光刻機分層曝光進行三維光刻的方法有效

申請號：	201010606311.4	申請日：	2010-12-22
公開（公告）號：	CN102540746A	公開（公告）日：	2012-07-04
發明（設計）人：	張俊;陳勇輝;楊志勇	申請（專利權）人：	上海微電子裝備有限公司
主分類號：	G03F7/20	分類號：	G03F7/20
代理公司：	北京連和連知識產權代理有限公司 11278	代理人：	王光輝
地址：	201203 上海市浦***	國省代碼：	上海;31
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	投影光刻分層曝光進行三維方法
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

本發明涉及光刻領域，尤其涉及利用分層曝光法進行三維光刻的方法。

背景技術

在微機電系統MEMS的加工工藝中，表面硅工藝是采用與集成電路工藝相似的表面加工手段，以單晶硅或多晶硅薄膜來制作機械結構。采用的工藝方法包括外延、滲雜、濺射、化學氣相沉積、光刻、氧化等。該方法缺點是立體結構不如前兩種強。但優點是沿用許多IC工藝，工藝成熟，產率高成本低。因此表面硅技術是最容易產業化的技術。

采用表面硅工藝時候，典型的一道程序為光刻。為了能夠加工各種復雜的立體結構，工藝上對傳統的IC光刻提出了更多的要求，包括大焦深、斜面曝光、斜坡曝光等等。大焦深方便加工高深寬比的器件，斜面曝光可以加工傾斜的立體結構，斜坡曝光則可以在斜坡上加工器件，節約面積。對于斜面曝光，采用傳統的Mask?Aligner的接觸式或接近式曝光即可，只需要傾斜掩模和基底，或傾斜平行照明光即可實現(如美國專利US2007/0003839A1中所公開的)(圖1)。對于大焦深，可以在投影光刻機上減小物鏡NA和增大CD實現。但是，對于斜坡曝光(圖2)，傳統上采用激光在坡度上加工，精度不高，或者采用X射線、電子束或離子束刻蝕(如“激光刻蝕技術的應用”，南開大學王宏杰等，紅外與激光工程，2004年10月，33卷第5期；“電子束曝光微納加工技術”，出版社：北京工大，ISBN：9787563913008，出版日期：2004-07-01；以及“Focused?Ion?Beam?fabrication?of?large?and?complex?nanopatterns”，O.Wilhelmi，L.Roussel，P.Anzalone，D.J.Stokes，P.Faber，S.Reyntjens，FEI?Company，PO?Box?80066，5600KA?Eindhoven，The?Netherlands；等)，或LIGA方法，成本高，產率很低，嚴重影響產業化。因為坡度高度常常高達幾百微米，Mask?Aligner的衍射效應難以消除，所以難以用接近式曝光實現；而對于傳統的投影式光刻機，因為坡度較大(～0.01rad-1rad)，工件臺掩模臺難以傾斜如此大的角度，所以也難以實現，另外，有US6866976B2的專利采用改變劑量分布和掩模標記分布的方法來實現斜坡曝光，該方法操作十分困難。

針對傳統光刻機難以實現斜坡曝光的缺點，本發明提出了兩種投影式光刻機進行斜坡曝光的方法，不僅可以進行傳統的平面曝光，還能實現斜坡曝光，從而利用斜坡做一部分器件，節約基底面積，使得MEMS器件體積更小，并且簡單容易實現，產率高。

發明內容

本發明利用傳統的投影式光刻機使用分層曝光實現三維光刻，包括下述步驟：

(1)提供一掩模，該掩模表面形成有多數標記圖案區域，以及提供一基底，該基底包括傾斜結構，該傾斜結構具有與該些多數標記圖案區域分別對應之曝光區域；

(2)上該掩模，上該基底，并進行全局對準；

(3)透過照明系統調整照明位置，照明該掩模上的一個標記圖案區域；

(4)移動該基底位置，使該基底的傾斜結構上與該標記圖案區域對應的曝光區域置處于該標記圖案區域的空間像處并進行曝光；以及

(5)重復步驟(3)和(4)，直到該掩模上所有的標記圖案區域完成曝光。

其中，該傾斜結構為斜坡結構，該掩模上對應于該斜坡結構的不同高度的曝光區域分別形成有對應的標記圖案區域。

其中，按基底高度從低至高或從高至低的順序進行曝光。

其中，優先曝光具有相同標記圖案的區域。

其中，該傾斜結構為臺階結構，該掩模上對應于各層臺階分區域分別形成有對應的標記圖案區域。