[發(fā)明專利]一種基于白光干涉間隙檢測(cè)和超精密對(duì)準(zhǔn)套刻技術(shù)的分離式近場(chǎng)微納光刻方法和裝置

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• 申請(qǐng)日: 2017-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108037640A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅先剛;龔天誠(chéng);趙承偉;王長(zhǎng)濤;劉玲;張健;劉凱鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20;G03F9/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于白光干涉間隙檢測(cè)和超精密對(duì)準(zhǔn)套刻技術(shù)的分離式近場(chǎng)微納光刻方法和裝置，該方法可實(shí)現(xiàn)大面積分離式曝光和超精密對(duì)準(zhǔn)套刻，該裝置包括超精密環(huán)控系統(tǒng)、主動(dòng)隔振平臺(tái)、支撐框架、紫外曝光光源、光刻鏡頭模塊、間隙檢測(cè)系統(tǒng)、對(duì)準(zhǔn)模塊、承片臺(tái)模塊和控制系統(tǒng)。該裝置通過(guò)白光干涉光譜測(cè)量技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)納米量級(jí)的在線間隙檢測(cè)和調(diào)平，從而實(shí)現(xiàn)分離式曝光；通過(guò)對(duì)準(zhǔn)模塊和控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)超精密對(duì)準(zhǔn)套刻技術(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及近場(chǎng)微納光刻加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于白光干涉精密間隙檢測(cè)和超精密對(duì)準(zhǔn)套刻技術(shù)的分離式近場(chǎng)微納光刻方法和裝置，可實(shí)現(xiàn)分離式超分辨微納光刻。

背景技術(shù)

隨著IC產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，電子產(chǎn)品集成電路小型化以及存儲(chǔ)密度越來(lái)越高，因此迫切需要研制出具有高效、低成本、大面積、可控性好的加工技術(shù)和裝備。目前，在傳統(tǒng)微細(xì)加工技術(shù)路線中，以激光直寫、接近接觸紫外光刻、反應(yīng)離子束刻蝕等為代表的微米尺度加工設(shè)備，已經(jīng)在研究單位廣泛使用，納米尺度分辨力的電子束直寫、聚焦離子束設(shè)備，也已進(jìn)入到科研單位加工平臺(tái)體系。由于具有復(fù)雜和昂貴的光源系統(tǒng)、高數(shù)值孔徑投影物鏡系統(tǒng)，傳統(tǒng)納米尺度分辨力的光刻設(shè)備價(jià)格高昂，是阻礙其進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的主要原因。因此，針對(duì)幾百納米到幾十納米量級(jí)結(jié)構(gòu)的加工需求，目前科研人員不得不依賴于電子束直寫和聚焦離子束直寫設(shè)備。二者雖然具有高分辨加工能力，但加工效率極低、加工成本極其高昂。

表面等離子體(Surface Plasmon,SP)共振干涉光刻技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展的一種大面積、低成本、應(yīng)用廣泛的微納加工方法，以突破衍射極限，提高光刻分辨力。但該技術(shù)作為近場(chǎng)光刻模式，存在工作距短的不足，在曝光時(shí)通常需要通過(guò)吹氣加壓和真空吸緊等方式，以保證工作距。且該工藝模式極易污染基片，破壞掩模圖形，甚至損壞掩模，限制了掩膜的重復(fù)利用，從而嚴(yán)重影響了曝光質(zhì)量和效率，增加了曝光成本。通過(guò)離軸SP激發(fā)照明方式可以使光刻工作距提高到百納米量級(jí)，但是如何精確檢測(cè)和控制間隙，保證光刻效果的穩(wěn)定可靠成為了新的技術(shù)難題。目前，光學(xué)干涉法是測(cè)量?jī)蓚€(gè)平板之間間隙最有效的方法之一，其具有檢測(cè)速度快、靈敏度和精度高等特點(diǎn)，可以用于納米和微米尺度的間隙檢測(cè)。

本發(fā)明是一種近場(chǎng)微納光刻方法和裝置。該裝置通過(guò)白光干涉光譜測(cè)量技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)納米量級(jí)的在線間隙檢測(cè)和調(diào)平，從而實(shí)現(xiàn)分離式曝光，有效地保護(hù)了掩模版和基片；通過(guò)雙頻激光干涉儀、精密位移臺(tái)、納米位移臺(tái)、對(duì)準(zhǔn)模塊和間隙檢測(cè)模塊進(jìn)行反饋控制，實(shí)現(xiàn)了超精密套刻對(duì)準(zhǔn)和步進(jìn)光刻功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有近場(chǎng)光刻方法中，在接觸式曝光模式下，掩模版使用壽命短、掩模版和基片接觸后產(chǎn)生的橫向位移大、對(duì)準(zhǔn)精度低等不足之處，提供一種基于白光干涉間隙檢測(cè)和超精密對(duì)準(zhǔn)套刻技術(shù)的分離式近場(chǎng)微納光刻方法和裝置，該方法通過(guò)雙頻激光干涉儀、精密位移臺(tái)、納米位移臺(tái)、間隙檢測(cè)系統(tǒng)和對(duì)準(zhǔn)模塊進(jìn)行閉環(huán)反饋控制，實(shí)現(xiàn)了分離式曝光和超精密對(duì)準(zhǔn)套刻功能。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：

一種基于白光干涉間隙檢測(cè)和超精密對(duì)準(zhǔn)套刻技術(shù)的分離式近場(chǎng)微納光刻裝置，該裝置包括超精密環(huán)控系統(tǒng)、主動(dòng)隔振平臺(tái)、大理石平板、支撐框架、主基板、紫外曝光光源、光刻鏡頭模塊、間隙檢測(cè)系統(tǒng)、對(duì)準(zhǔn)模塊、承片臺(tái)模塊和控制系統(tǒng)，主動(dòng)隔振平臺(tái)、大理石平板、支撐框架、主基板、紫外曝光光源、光刻鏡頭模塊、間隙檢測(cè)系統(tǒng)、對(duì)準(zhǔn)模塊和承片臺(tái)模塊安裝在超精密環(huán)控系統(tǒng)罩殼內(nèi)，主動(dòng)隔振平臺(tái)安裝在減振地基上，大理石平板安裝在主動(dòng)隔振平臺(tái)上，支撐框架和承片臺(tái)模塊安裝在大理石平板上，主基板安裝在支撐框架上，紫外曝光光源、光刻鏡頭模塊、間隙檢測(cè)系統(tǒng)、對(duì)準(zhǔn)模塊安裝在主基板上，控制系統(tǒng)安裝在超精密環(huán)控系統(tǒng)罩殼外；光刻鏡頭模塊安裝在主基板的中心沉槽內(nèi)，光刻鏡頭模塊中安裝有掩模版，掩模版上加工有光刻圖形區(qū)、對(duì)準(zhǔn)圖形區(qū)和間隙檢測(cè)窗口區(qū)，其中，光刻圖形區(qū)位于掩模版上高度為h的凸臺(tái)上。