第二針孔9濾波后進入第二準直透鏡11，經(jīng)第二準直透鏡11準直后成為第二平行光束；第一、第二平行光束在涂覆光刻膠的基板12表面形成干涉場。其中，將該雙光束曝光系統(tǒng)中沿光柵矢量方向作為X方向，沿光柵柵線方向作為y方向，沿基板法線方向作為z方向。
[0017]2)如圖2(a)所示，利用擋光屏限制基板12表面形成的干涉場，并在基板12右邊緣留出面積為AXd的矩形區(qū)域；將第一準直透鏡10和第二準直透鏡11的口徑設(shè)置為D，利用寬度d為D/10?D/5的光束對基板12右邊緣面積為AX d的矩形區(qū)域進行曝光，曝光時間為t，得到一條面積為AXd的工藝邊，此時工藝邊上就得到了衍射效率非常低的潛像光柵。
[0018]3)如圖1和圖2(b)所示，在第一準直透鏡10與基板12之間的光路上推入第一衰減光楔13，使得第一平行光束照射到面積為AXd的工藝邊上的部分被完全衰減；在第二準直透鏡11與基板12之間的光路上推入第二衰減光楔14，使得第二平行光束照射到工藝邊上的部分被完全衰減；由于第一、第二衰減光楔13、14楔角的存在，衰減后的第一平行光束和第二平行光束照到潛像光柵上時，潛像光柵對第一平行光束的O級衍射光和潛像光柵對第二平行光束的-1級衍射光發(fā)生干涉，形成面積為AXd的對比度和間距適中的橫向干涉條紋，即潛像條紋。在第二平行光束側(cè)設(shè)置一探測器15，第二衰減光楔14將潛像條紋反射到探測器15上，探測器15接收到的面積為AXd的潛像條紋用于條紋鎖定。
[0019]4)如圖2(b)所示，將擋光屏相對于基板12沿-X方向移動，在基板12上工藝邊左側(cè)留出面積為AX4d的矩形區(qū)域?；?2靜止不動，對工藝邊左側(cè)面積為AX 3d的區(qū)域進行t時間曝光；對位于面積為AX 3d區(qū)域左側(cè)的面積為AXd的區(qū)域進行線性曝光。
[0020]進行線性曝光時，其具體過程為:
[0021]在面積為AX 3d區(qū)域左側(cè)的面積為AX d的區(qū)域上方遮擋一擋板，擋板將該區(qū)域上方的光束完全遮擋。開始曝光后，將擋板以V = d/t的速度相對于基板12沿-X方向勻速拉開，使得面積為AXd的區(qū)域被曝光，且曝光時間沿X方向呈線性變化，其中，該區(qū)域右端的曝光時間為t，左端的曝光時間為O。
[0022]在對工藝邊左側(cè)面積為AX4d的區(qū)域進行曝光的過程中，利用探測器15探測步驟3)中面積為AXd的潛像條紋上點Pl的光強，即位相變化。如圖1所示，在第一反射鏡3與第一顯微物鏡6之間的光路上增設(shè)第一聲光調(diào)制器16，在第三反射鏡5與第二顯微物鏡7之間的光路上增設(shè)第二聲光調(diào)制器17，第一聲光調(diào)制器16對第一光束進行調(diào)制，第二聲光調(diào)制器17對第二光束進行調(diào)制，使得調(diào)制后的第一光束和第二光束之間產(chǎn)生位相差，利用位相差對探測器15探測到的位相變化進行補償，使得面積為AXd的潛像條紋保持不動。
[0023]5)如圖2(c)所示，相對于基板12繼續(xù)沿-X方向推入第一、第二衰減光楔13、14，使得照射到面積為AX 3d的靜止曝光區(qū)域的光束被完全衰減，形成面積為AX 3d的潛像條紋。令基板12以速度V沿+X方向勻速移動，利用寬度為d的光束對面積為AX 3d的潛像條紋左側(cè)的全部區(qū)域依次進行掃描曝光，即開始掃描曝光過程。
[0024]在這一掃描曝光過程中，探測器15探測面積為AX 3d的潛像條紋上點P2、點P3和點P4的光強。對于點P2的光強變化，即條紋位相變化，通過第一聲光調(diào)制器16和第二聲光調(diào)制器17在第一、第二光束之間產(chǎn)生的位相差來進行補償。對于點P3相對于點P2的光強變化，即條紋間距變化，通過調(diào)整第一針孔8沿y方向的位置進行補償。對于點P4相對于點P2的光強變化，即條紋傾斜變化，通過調(diào)整第一針孔8在XZ平面內(nèi)垂直第一光束方向的位置進行補償。通過上述三種補償，使得面積為AX 3d的潛像條紋在掃描曝光過程中保持不動。
[0025]6)如圖2(d)所示，保持步驟5)中面積為AX3d的潛像條紋鎖定，直到基板12左邊緣離開掃描光束的右邊緣，整個掃描曝光過程結(jié)束。取下基板12，顯影得到浮雕光柵。
[0026]上述步驟3)中，探測器15可以采用光電倍增管或EMCCD (Electron-MultipIyingCCD,電子倍增電荷親合器件)。
[0027]上述步驟3)中，可以用放置在基板12下方或者側(cè)方的參考光柵代替面積為AXd的潛像光柵，本發(fā)明寬光束掃描曝光方法介紹的制造光柵的方法依然有效，只需省略掉上述步驟中的步驟2)、步驟3)和步驟4)，把步驟5)中用潛像條紋鎖定改為用參考光柵產(chǎn)生的干涉條紋鎖定，并對基板12進行掃描曝光即可。此時，雖然參考光柵的長度將限制所制作光柵的長度，但掃描對光柵雜散光的消除依然成立，可以單獨作為一種制作低雜散光光柵的方法。
[0028]上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和方法步驟等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
【主權(quán)項】
1.一種寬光束掃描曝光方法，其包括以下步驟: 1)設(shè)置一雙光束曝光系統(tǒng)，其包括激光器、分光鏡、第一至第三反射鏡、第一至第二顯微物鏡、第一至第二針孔、第一至第二準直透鏡和涂覆光刻膠的基板，激光器發(fā)出的光束經(jīng)分光鏡分成兩束，第一束光經(jīng)第一反射鏡反射后進入第一顯微物鏡中，經(jīng)第一顯微物鏡聚焦后進入第一針孔，經(jīng)第一針孔濾波后進入第一準直透鏡，經(jīng)第一準直透鏡準直后成為第一平行光束；第二束光依次經(jīng)第二、第三反射鏡反射后進入第二顯微物鏡，經(jīng)第二顯微物鏡聚焦后進入第二針孔，經(jīng)第二針孔濾波后進入第二準直透鏡，經(jīng)第二準直透鏡準直后成為第二平行光束；第一、第二平行光束在涂覆光刻膠的基板表面形成干涉場；將所述雙光束曝光系統(tǒng)中沿光柵矢量方向作為X方向，沿光柵柵線方向作為y方向，沿基板法線方向作為z方向； 2)利用擋光屏限制基板表面形成的干涉場，并在基板右邊緣留出面積為AXd的矩形區(qū)域；將第一、第二準直透鏡的口徑設(shè)置為D，利用寬度d為D/10?D/5的光束對基板右邊緣面積為AX d的矩形區(qū)域進行曝光，曝光時間為t，得到一條面積為AX d的工藝邊，此時工藝邊上就得到了潛像光柵； 3)在第一準直透鏡與基板之間的光路上推入第一衰減光楔，使得第一平行光束照射到面積為AXd的工藝邊上的部分被完全衰減；在第二準直透鏡與基板之間的光路上推入第二衰減光楔，使得第二平行光束照射到工藝邊上的部分被完全衰減；在面積為AXd的工藝邊上形成面積為AXd的潛像條紋； 在第二平行光束側(cè)設(shè)置一探測器，第二衰減光楔將面積為AX d的潛像條紋反射到探測器上，探測器接收到的潛像條紋用于條紋鎖定； 4)將擋光屏相對于基板沿-X方向移動，在基板上工藝邊左側(cè)留出面積為AX4d的矩形區(qū)域；基板靜止不動，對工藝邊左側(cè)面積為AX 3d的區(qū)域進行t時間曝光；對位于面積為AX 3d區(qū)域左側(cè)的面積為AXd的區(qū)域進行線性曝光； 在對工藝邊左側(cè)面積為AX4d的區(qū)域進行曝光的過程中，利用探測器探測步驟3)中面積為AXd的潛像條紋上的位相變化；在第一反射鏡與第一顯微物鏡之間的光路上增設(shè)第一聲光調(diào)制器，在第三反射鏡與第二顯微物鏡之間的光路上增設(shè)第二聲光調(diào)制器，第一聲光調(diào)制器對第一光束進行調(diào)制，第二聲光調(diào)制器對第二光束進行調(diào)制，使得調(diào)制后的第一光束和第二光束之間產(chǎn)生位相差，利用位相差對探測器探測到的位相變化進行補償，使得面積為AXd的潛像條紋保持不動； 5)相對于基板繼續(xù)沿-X方向推入第一、第二衰減光楔，使得照射到面積為AX3d的靜止曝光區(qū)域的光束被完全衰減，形成面積為AX 3d的潛像條紋； 利用寬度為d的光束對面積為AX3d的潛像條紋左側(cè)的全部區(qū)域依次進行掃描曝光，掃描曝光過程中基板以速度V沿+X方向勻速移動； 在掃描曝光過程中，利用探測器探測面積為AX3d的潛像條紋上的條紋位相變化、條紋間距變化和條紋傾斜變化，對于條紋位相變化，通過第一聲光調(diào)制器和第二聲光調(diào)制器在第一、第二光束之間產(chǎn)生的位相差來進行補償；對于條紋間距變化，通過調(diào)整第一針孔沿y方向的位置進行補償；對于條紋傾斜變化，通過調(diào)整第一針孔在Xz平面內(nèi)垂直第一光束方向的位置進行補償，通過上述三種補償，使得面積為AX 3d的潛像條紋在掃描曝光過程中保持不動； 6)保持步驟5)中面積為AX3d的潛像條紋鎖定，直到基板左邊緣離開曝光光束的右邊緣，整個掃描曝光過程結(jié)束；取下基板，顯影得到浮雕光柵。
2.如權(quán)利要求1所述的一種寬光束掃描曝光方法，其特征在于:所述步驟2)中，面積為AXd的潛像光柵用放置在基板下方或者側(cè)方的參考光柵代替，并將用參考光柵上產(chǎn)生的干涉條紋鎖定代替步驟5)中的用潛像條紋鎖定。
3.如權(quán)利要求1所述的一種寬光束掃描曝光方法，其特征在于:所述步驟3)中，探測器采用光電倍增管和電子倍增電荷耦合器件中的一種。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種寬光束掃描曝光方法，其特征在于:所述步驟4)中，對位于面積為AX3d區(qū)域左側(cè)的面積為AXd的區(qū)域進行線性曝光，其具體過程為:在面積為AX 3d區(qū)域左側(cè)的面積為AX d的區(qū)域上方遮擋一擋板，擋板將該區(qū)域上方的光束完全遮擋；開始曝光后，將擋板以V = d/t的速度相對于基板沿-X方向勻速拉開，使得面積為AXd的區(qū)域被曝光，且曝光時間沿X方向呈線性變化，該面積為AXd的區(qū)域右端的曝光時間為t，左端的曝光時間為O。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種寬光束掃描曝光方法，其包括以下步驟：設(shè)置一雙光束曝光系統(tǒng)，將雙光束曝光系統(tǒng)中沿光柵矢量方向作為x方向，沿光柵柵線方向作為y方向，沿基板法線方向作為z方向；利用基板表面形成的干涉場在基板右邊緣曝光出面積為A×d的工藝邊，通過推入第一、第二衰減光楔，在工藝邊上形成面積為A×d的潛像條紋；對工藝邊左側(cè)面積為A×3d的區(qū)域進行t時間靜止曝光，對位于面積為A×3d區(qū)域左側(cè)的面積為A×d的區(qū)域進行線性曝光；通過第一、第二衰減光楔形成面積為A×3d的潛像條紋；利用寬度為d的光束對面積為A×3d的潛像條紋左側(cè)的全部區(qū)域依次進行掃描曝光，直到基板左邊緣離開曝光光束的右邊緣，掃描曝光過程結(jié)束。
【IPC分類】G03F7-20
【公開號】CN104570620
【申請?zhí)枴緾N201510013442
【發(fā)明人】馬冬晗, 曾理江
【申請人】清華大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月12日