[發(fā)明專利]一種雙面少層超構(gòu)表面器件的加工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011507348.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN112558437B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅先剛;高平;蒲明博;李雄;馬曉亮
• 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): G03F9/00
• 分類號(hào): G03F9/00;G03F7/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明

本發(fā)明公開了一種雙面少層超構(gòu)表面器件的加工方法，該方法適用于微納加工技術(shù)領(lǐng)域。分別設(shè)計(jì)具有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的1#標(biāo)記掩模版、和具有套刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和圖形的2#、3#掩模版。為保證在進(jìn)行雙面對(duì)準(zhǔn)時(shí)標(biāo)記能起到對(duì)準(zhǔn)的作用，該對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記為中心對(duì)稱圖形。利用標(biāo)記掩模版通過光刻工藝和濕法刻蝕工藝在晶圓的第一表面上制作出對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。然后分別利用2#、3#掩模版對(duì)晶圓第一表面進(jìn)行兩次套刻和曝光，通過刻蝕工藝傳遞圖形到晶圓表面。再分別利用2#、3#掩模版對(duì)晶圓的第二表面進(jìn)行兩次套刻和曝光，然后進(jìn)行圖形刻蝕傳遞，從而在晶圓表面制作出雙面對(duì)準(zhǔn)的圖形。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電技術(shù)和微納加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種雙面少層超構(gòu)表面器件的雙面對(duì)準(zhǔn)光刻工藝。

背景技術(shù)

隨著微光機(jī)電技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件、光學(xué)器件等微納加工領(lǐng)域?qū)﹄p面光刻技術(shù)的需求不斷增大。特別是光學(xué)超構(gòu)表面，被譽(yù)為“最有望用于第一代實(shí)用納光子功能器件的技術(shù)”。但是傳統(tǒng)超構(gòu)表面以平面單層結(jié)構(gòu)為主，器件的光學(xué)功能相對(duì)有限。而雙層超構(gòu)表面有望拓展器件的光場(chǎng)調(diào)控能力，實(shí)現(xiàn)多功能的平面光學(xué)器件。但這樣將涉及高精度的雙面對(duì)準(zhǔn)，增加了器件的加工制造難度。目前的雙面對(duì)準(zhǔn)光刻工藝大多數(shù)都是采用雙面曝光機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)其對(duì)準(zhǔn)原理的不同可大致分為以下幾種。一是采用紅外對(duì)準(zhǔn)原理的雙面對(duì)準(zhǔn)曝光機(jī)，利用紅外光源和紅外對(duì)準(zhǔn)顯微鏡實(shí)現(xiàn)雙面對(duì)準(zhǔn)曝光。該方法不足之處在于紅外對(duì)準(zhǔn)顯微鏡成像分辨力差，對(duì)準(zhǔn)精度較低，對(duì)準(zhǔn)速度較慢；且紅外光穿透能力有限，不能應(yīng)用于厚基片，且不能應(yīng)用于不透紅外光的基片；曝光分辨力低。其次是四物鏡對(duì)準(zhǔn)原理的雙面對(duì)準(zhǔn)曝光機(jī)。該系統(tǒng)選用四個(gè)高分辨率物鏡，上下左右成對(duì)設(shè)計(jì)組成兩套結(jié)構(gòu)完全相同的對(duì)準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)顯微鏡，這兩套對(duì)準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)顯微鏡分別將各自的像成像在同一目鏡中，在目鏡視場(chǎng)中如果對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記未對(duì)準(zhǔn)，則移動(dòng)對(duì)準(zhǔn)臺(tái)使基片對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記與掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記套準(zhǔn)，達(dá)到雙面對(duì)準(zhǔn)的目的。該方法存在光學(xué)系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)準(zhǔn)效率低，曝光分辨力低的問題。最后是采用雙掩模對(duì)準(zhǔn)原理的雙面對(duì)準(zhǔn)曝光機(jī)。該系列曝光機(jī)采用了雙掩模對(duì)準(zhǔn)，雙光源同時(shí)或分別曝光。其對(duì)準(zhǔn)觀察系統(tǒng)采用臥式分離視場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)顯微鏡，可分別觀察上下掩模對(duì)準(zhǔn)效果及基片與掩模的對(duì)準(zhǔn)效果。利用該原理的雙面對(duì)準(zhǔn)曝光機(jī)存在曝光分辨率低的問題。因此，目前還缺乏高光刻分辨力、高對(duì)準(zhǔn)精度的雙面對(duì)準(zhǔn)及套刻方法和技術(shù)，不能適應(yīng)雙面少層超構(gòu)表面器件的加工需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種雙面少層超構(gòu)表面器件的加工方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種將雙面對(duì)準(zhǔn)和單面光刻工藝相結(jié)合的雙面的少層超構(gòu)表面器件加工方法，該方法的步驟如下：

步驟(1)、提供一個(gè)晶圓并將其清洗干凈，去除晶圓表面水分。

步驟(2)、通過磁控濺射工藝在晶圓第一表面上鍍上一層鉻膜，用于制作對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。

步驟(3)、然后在鍍有鉻膜的表面均勻旋涂光刻膠，前烘去除光刻膠中溶劑。利用標(biāo)記超分辨掩模版在曝光機(jī)紫外光源下曝光，將掩模版上的十字對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記復(fù)制到光刻膠層上，再經(jīng)過濕法刻蝕工藝傳遞到鉻層上。

步驟(4)、重新清洗晶圓，去除晶圓表面水分。在晶圓的第一表面均勻旋涂光刻膠，經(jīng)過前烘去除光刻膠中的溶劑。

步驟(5)、通過對(duì)準(zhǔn)顯微鏡將第一層套刻超分辨掩模版的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和晶圓的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，在紫外光源下進(jìn)行第一次套刻曝光，將掩模版上的圖形復(fù)制到晶圓表面的光刻膠上，通過刻蝕工藝將光刻膠表面的圖形傳遞到晶圓第一表面。

步驟(6)、清洗晶圓，去除晶圓表面水分。再次在晶圓第一表面均勻旋涂光刻膠，經(jīng)過前烘去除光刻膠中的溶劑。

步驟(7)、通過對(duì)準(zhǔn)顯微鏡將第二層套刻超分辨掩模版的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和晶圓的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)，在紫外光源下進(jìn)行第二次套刻曝光，將掩模版上的圖形復(fù)制到晶圓表面的光刻膠上，通過刻蝕工藝將光刻膠表面的圖形傳遞到晶圓第一表面上。

步驟(8)、重新清洗晶圓，去除晶圓表面水分。在晶圓的第二表面均勻旋涂光刻膠，經(jīng)過前烘去除光刻膠中的溶劑。