一種基于泰伯效應恢復光柵缺陷的紫外光刻裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于泰伯效應恢復光柵缺陷的紫外光刻裝置，屬于微電子、微光學、微納結構和光電子器件制備等微納加工領域的光刻技術領域，解決現(xiàn)有技術存在的極紫外光源體積大，成本高，操作安全系數(shù)難以保證的問題。本發(fā)明包括高壓汞燈、冷光橢球鏡、冷光反射鏡、快門、積木錯位蠅眼透鏡、聚光鏡、大反射鏡、精密工件臺、計算機及電控系統(tǒng)。本發(fā)明用于對缺陷掩膜結構的完整恢復。
【專利說明】
一種基于泰伯效應恢復光柵缺陷的紫外光刻裝置
技術領域
[0001]—種基于泰伯效應恢復光柵缺陷的紫外光刻裝置，用于對缺陷掩膜結構的完整恢復，屬于微電子、微光學、微納結構和光電子器件制備等微納加工領域的光刻技術領域?！颈尘凹夹g】
[0002]在科研和工業(yè)領域中，周期結構在LED/0LED光子晶體、微流控、防偽標簽、加密設計、生物芯片、二元衍射器件、光柵等方面有著廣泛的應用。與此同時，隨著科技不斷的進步，各行業(yè)對周期微納結構的要求也日趨苛刻，需要同時滿足大面積、高精度、圖案復雜化、 制備周期短、低成本以及良品率高等條件。
[0003]目前，大面積周期性微納制備技術有接近&接觸式光刻法、納米壓印法、干涉光刻法。接近&接觸式光刻法原理簡單，成本較低。但受到設備、掩膜、工藝的限制，不能適應未來科技的發(fā)展。納米壓印法的最大優(yōu)勢在于可實現(xiàn)大面積、高精度的周期微納結構，然而納米壓印屬于“復制型”微細加工法，高精度壓印模板的制作難度極高，同時存在基片易彎曲、壓印表面聚合物易殘留、脫模復雜等諸多問題有待解決。干涉光刻法可實現(xiàn)大面積、無掩膜、 高精度微納圖形加工。但操作較難控制，可加工圖形單一，靈活性較差，不適用于加工具有復雜圖案的周期微納結構。
[0004]在半導體周期微納結構制造過程中，缺陷問題是制造商十分關注的問題之一。但由于曝光強度，涂膠不均勻，掃描步進穩(wěn)定性誤差，顯影過度或不完整，蝕刻過程中速率控制不當，或外界保存不當?shù)仍蛞讓е卵谀ぶ芷诰€條不均勻，邊緣粗糙，部分周期結構損壞等缺陷。
[0005]為克服上述技術的不足和避免掩膜缺陷對周期結構制備的不良影響，利用自成像效應進行光刻為制備高分辨、復雜化、大面積周期微納結構提供了一種新的思路。而目前， 與自成像效應的缺陷修復有關的研究主要在極紫外(13.68nm，46.9nm，193nm)波段，眾所周知，當光刻的波長越短，線條越精細，但極紫外光源體積大，成本高，操作安全系數(shù)難以保證。而目前亞微米級微納結構加工大多仍采用中紫外或紫外光源，故本發(fā)明為更好的解決微納結構制備過程中的實際問題。
【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明針對上述不足之處提供了一種基于泰伯效應恢復光柵缺陷的紫外光刻裝置，解決現(xiàn)有技術中周期陣列中存在的曝光強度，涂膠不均勻，掃描步進穩(wěn)定性誤差，顯影過度或不完整，蝕刻過程中速率控制不當，或外界保存不當?shù)仍蛞讓е卵谀ぶ芷诰€條不均勻，邊緣粗糙，部分周期結構損壞等缺陷；用于解決現(xiàn)有技術存在的極紫外光源體積大， 成本高，操作安全系數(shù)難以保證的問題。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0008]—種基于泰伯效應恢復光柵缺陷的紫外光刻裝置，其特征在于:包括高壓汞燈、冷光橢球鏡、冷光反射鏡、快門、積木錯位蠅眼透鏡、聚光鏡、大反射鏡、精密工件臺、計算機及電控系統(tǒng)；[00〇9]高壓萊燈:用于發(fā)出多種成分光，包括紫外i線光、h線光、g線光、可見光和紅外光， 作為對掩膜版和樣片的照明與曝光光源；
[0010]冷光橢球鏡:用于聚光、光能最大化，并過濾對曝光有害的可見光和紅外等多種成分的長波段光；
[0011]冷光反射鏡:用于再一次過濾長波段光，并對光路發(fā)揮轉折作用；
[0012]快門:用于控制光的曝光時間和曝光劑量；
[0013]積木錯位蠅眼透鏡:用于將光進行均勻照明、消衍射和側壁陡度處理；
[0014]聚光鏡:用于將光準直為平行光，并對平行光進行擴束處理；
[0015]大反射鏡:用于對光路起轉折作用；
[0016]精密工件臺:用于承載掩膜版和樣片，以及將掩膜版和樣片進行對準及定位支撐；
[0017]計算機及電控系統(tǒng):用于對快門開啟時間及曝光劑量的控制，對精密工件臺的整體運動及掩膜版與樣片的相對運動進行控制。
[0018]進一步，所述高壓萊燈發(fā)出多種成分的光；多種成分的光先由冷光橢球鏡進行聚光并初次過濾掉長波段的光;經(jīng)過冷光橢球鏡的光再由冷光反射鏡過濾一次長波段的光， 得到紫外i線光；紫外i線光通過計算機及電控系統(tǒng)開啟快門控制曝光時間和曝光劑量;通過快門后的紫外i線光通過積木錯位蠅眼透鏡進行均勻照明、消衍射和側壁陡度處理，再通過聚光鏡準直為平行光，并對平行光進行擴束處理;最后，光束通過大反射鏡轉折照射到精密工件臺上的掩膜版和樣片的上表面，實現(xiàn)對掩膜版照明和涂有光刻膠的樣片進行曝光。
[0019]進一步，所述精密工件臺包括XY整體運動臺、設置在XY整體運動臺上的XY掩膜樣片相對運動臺、設置在XY掩膜樣片相對運動臺上的承片臺和與承片臺相配合的掩膜臺，設置在XY整體運動臺與XY掩膜樣片相對運動臺上的上升機構和轉動臺，設置在上升機構上的樣片調平機構。
[0020]進一步，所述高壓汞燈為350W。
[0021]進一步，所述XY掩膜樣片相對運動臺在XY兩個方向都采用側V型滾動導軌，運動行程約l〇mm。[〇〇22]進一步，所述精密工件臺的運動定位精度為±0.65mi。[0〇23]進一步，所述轉動臺的調節(jié)范圍為±6°。
[0024]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0025]—、采用常規(guī)紫外光刻光源汞燈，設備結構簡單，且易操作，成本較低；
[0026]二、由于可以在接近光刻方式下工作，能夠實現(xiàn)大面積微納光刻，具有較好的工藝適應性；[〇〇27]三、光強控制簡單，泰伯自成像分辨力能達到或接近衍射極限，而非透鏡成像，可實現(xiàn)無鏡頭成像，可對存在部分缺陷的亞微米級周期結構進行恢復轉?。?br>[0028]四、采用泰伯光刻技術，不需要昂貴的光學透鏡，不同級次的自成像光場分布相互交錯疊加，同時可對存在缺陷的周期掩膜進行恢復，大大降低了制作成本，將為大面積、高精度的周期性微納結構加工提供更加快捷高效的途徑?！靖綀D說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的框架示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明中積木錯位蠅眼透鏡的示意圖；[0031 ]圖3為本發(fā)明中精密工件臺結構示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明中單波長照明下自成像光場分布示意圖；
[0033]圖中:1-高壓汞燈、2-冷光橢球鏡、3-冷光反射鏡、4-快門、5-積木錯位蠅眼透鏡、 6-聚光鏡、7-大反射鏡、8-精密工件臺、9-掩膜臺、10-承片臺、11-XY掩膜樣片相對運動臺、 12-XY整體運動臺、13-計算機及電控系統(tǒng)，14-上升機構、15-樣片調平機構、16-轉動臺?！揪唧w實施方式】[〇〇34]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0035] —種基于泰伯效應恢復光柵缺陷的紫外光刻裝置，所述高壓汞燈1發(fā)出多種成分的光;多種成分的光先由冷光橢球鏡2進行聚光并初次過濾掉長波段的光;經(jīng)過冷光橢球鏡 2的光再由冷光反射鏡3過濾一次長波段的光，得到紫外i線光;紫外i線光通過計算機及電控系統(tǒng)13開啟快門4控制曝光時間和曝光劑量;通過快門4后的紫外i線光通過積木錯位蠅眼透鏡5進行均勻照明、消衍射和側壁陡度處理，再通過聚光鏡6準直為平行光，并對平行光進行擴束處理;最后，光束通過大反射鏡7轉折照射到精密工件臺8上的掩膜和樣片的上表面，從而實現(xiàn)對掩膜版照明和涂有光刻膠的樣片曝光。精密工件臺8包括XY整體運動臺12、 設置在XY整體運動臺12上的XY掩膜樣片相對運動臺11、設置在XY掩膜樣片相對運動臺11上的承片臺10和與承片臺10相配合的掩膜臺9、精密工件臺8還包括上升機構14、樣片調平機構15、轉動臺16等，見附圖3。掩膜臺9和承片臺10主要用于放置掩膜版和樣片;XY掩膜樣片相對運動臺11主要用于進行對準時實現(xiàn)掩膜和樣片間的X、Y相對運動調節(jié)或放片后調節(jié)樣片位置，在XY兩個方向也都采用側V型滾動導軌，作相對運動時用手輪進行調節(jié)，拉簧復位， 運動行程約l〇mm;XY整體運動臺12用于對準時尋找對準標記;上升機構14是實現(xiàn)樣片調平機構15用于調平樣片、放置取出樣片、控制掩膜與樣片間距離的對準間隙和消除曝光間隙時的上升運動;樣片調平機構15采用球碗副和三軸調平的組合機構，調平過程中首先通過馬達帶動承片臺、樣片向上運動，使樣片與掩膜版相靠而找平樣片，然后鎖緊氣缸、鎖緊三軸而讓樣片保持調平狀態(tài)。精密工件臺8運動定位精度為±0.65mi，轉動臺16主要用于進行對準時實現(xiàn)掩膜版和樣片間的旋轉相對運動調節(jié)或放片后調節(jié)樣片位置，調節(jié)范圍約± 6°〇
【主權項】
1.一種基于泰伯效應恢復光柵缺陷的紫外光刻裝置，其特征在于:包括高壓汞燈、冷光 橢球鏡、冷光反射鏡、快門、積木錯位蠅眼透鏡、聚光鏡、大反射鏡、精密工件臺、計算機及電 控系統(tǒng)；高壓萊燈:用于發(fā)出多種成分光，包括紫外i線光、h線光、g線光、可見光和紅外光，作為 對掩膜版和樣片的照明與曝光光源；冷光橢球鏡:用于聚光、光能最大化，并過濾對曝光有害的可見光和紅外等多種成分的 長波段光；冷光反射鏡:用于再一次過濾長波段光，并對光路發(fā)揮轉折作用；快門:用于控制光的曝光時間和曝光劑量；積木錯位蠅眼透鏡:用于將光進行均勻照明、消衍射和側壁陡度處理；聚光鏡:用于將光準直為平行光，并對平行光進行擴束處理；大反射鏡:用于對光路起轉折作用；精密工件臺:用于承載掩膜版和樣片，以及將掩膜版和樣片進行對準及定位支撐；計算機及電控系統(tǒng):用于對快門開啟時間及曝光劑量的控制，對精密工件臺的整體運 動及掩膜版與樣片的相對運動進行控制。2.進一步，所述高壓萊燈發(fā)出多種成分的光；多種成分的光先由冷光橢球鏡進行聚光 并初次過濾掉長波段的光;經(jīng)過冷光橢球鏡的光再由冷光反射鏡過濾一次長波段的光，得 到紫外i線光；紫外i線光通過計算機及電控系統(tǒng)開啟快門控制曝光時間和曝光劑量;通過 快門后的紫外i線光通過積木錯位蠅眼透鏡進行均勻照明、消衍射和側壁陡度處理，再通過 聚光鏡準直為平行光，并對平行光進行擴束處理;最后，光束通過大反射鏡轉折照射到精密 工件臺上的掩膜版和樣片的上表面，實現(xiàn)對掩膜版照明和涂有光刻膠的樣片進行曝光。3.進一步，所述精密工件臺包括XY整體運動臺、設置在XY整體運動臺上的XY掩膜樣片 相對運動臺、設置在XY掩膜樣片相對運動臺上的承片臺和與承片臺相配合的掩膜臺，設置 在XY整體運動臺與XY掩膜樣片相對運動臺上的上升機構和轉動臺，設置在上升機構上的樣 片調平機構。4.進一步，所述高壓汞燈為350W。5.進一步，所述XY掩膜樣片相對運動臺在XY兩個方向都采用側V型滾動導軌，運動行 程約l〇mm。6.進一步，所述精密工件臺的運動定位精度為± 0.65wii。7.進一步，所述轉動臺的調節(jié)范圍為±6°。
【文檔編號】G03F7/20GK105954971SQ201610348352
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】鄧茜, 劉俊伯, 趙立新, 胡松
【申請人】四川科奧達技術有限公司