专利名称：一种采用五次曝光的成像干涉光刻方法
技术领域：
本发明涉及一种采用五次曝光的成像干涉光刻方法，属于对产生高分辨微细图形的成像干涉光刻技术的改进。
背景技术：
成像干涉光刻技术是一种提高光刻分辨率的新型光刻技术，一般成像干涉光刻采用三次曝光垂直于掩模的低空间频率(主要为零级)曝光、沿+X方向的高空频偏置曝光和沿+Y方向的高空频偏置曝光。文献S.R.J.Brueck，ImagimgInterferometric Lithography，Microlithography World，Winter 1998，2-11和文献Xiaolan Chen and S.R.J.Brueck，Imaging Interferometric LithographyAWavelength Division Multiplex Approach to Extending Optical Lithagraphy，J.Vac.Sci.Technol.B16(6)3392-3397，Nov/Dec，1998中介绍了成像干涉光刻原理和一般三次曝光成像干涉光刻方法，未论及本发明首次提出的采用五次曝光的成像干涉光刻方法。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种采用五次曝光的成像干涉光刻方法，可进一步提高图形对比度和分辨率，并改善离焦情况下抗蚀剂特征图形的横向位移误差，提高图形空间位置精度。
本发明的技术解决方案是一种采用五次曝光的成像干涉光刻方法，其特点在于在传统三次曝光成像干涉光刻方法中增加了沿-X方向和沿-Y方向的偏置曝光，使这两个方向的频谱分量参与成像，具体如下(1)沿垂直于掩模的低空间频率(主要为零级)曝光；(2)沿+X方向的高空间频率偏置曝光；(3)沿-X方向的偏置曝光，使该方向的频谱分量参与成像；(4)沿+Y方向的高空间频率偏置曝光；
(5)沿-X方向的偏置曝光，使该方向的频谱分量参与成像，从而实现五次曝光的成像干涉光刻方法。
本发明所述的采用五次曝光的成像干涉光刻方法中，-X方向和+X方向的两次偏置照明曝光可以合成一次曝光，同样-Y方向和+Y方向的两次偏置照明曝光也可以合成一次曝光。
本发明的原理是由于掩模图形的傅立叶频谱分布中包括了直流分量(零级)和沿+X和-X以及沿+Y和-Y方向分布的较高级频谱分量。在三次曝光成像干涉光刻中，采用(零级)垂直曝光和+X及+Y方向偏置曝光。由于+X和+Y方向的倾斜照明，使曝光得到的抗蚀剂图形在离焦情况下产生横向位移，给光刻带来麻烦，使特征图形空间位置随离焦量而变化，为克服其不足，本发明提出增加-X和-Y方向偏置照明曝光，计算模拟表明不仅减小了上述的图形横向位移误差，而且大大提高了图形对比度和分辨率。
本发明与现有三次曝光成像干涉光刻方法相比具有以下优点(1)减小了抗蚀剂图形特征的横向位移误差；(2)增大了图形对比度和分辨率；(3)增大了曝光量宽容度，放宽了调焦要求。
图1为本发明的原理示意图；图2为本发明的原理示意图；图3为本发明的原理示意图；图4为本发明的掩模示意图；图5为本发明的掩模的傅立叶频谱分布示意图；图6为实现本发明的采用五次曝光的成像干涉光刻方法的系统原理图。
具体实施例方式
如图1、2、3所示，为本发明的一种采用五次曝光的成像干涉光刻方法示意图。五次曝光成像干涉光刻技术包括在传统三次曝光成像干涉光刻技术基础上，增加-X方向和-Y方向偏置照明曝光，构成五次曝光成像干涉光刻。传统成像干涉光刻的三次曝光包括图1中的垂直照明掩模的低空频成份像曝光①，偏置角为θx的沿+X方向的偏置曝光②以及偏置角为θy的沿+Y方向的偏置曝光③。本发明增加偏置角为-θx的沿-X方向的偏置曝光④和增加偏置角为-θy的沿-Y方向的偏置曝光⑤，所增加的两次曝光与+X，+Y方向偏置曝光类似，只是倾斜角符号为负。
如图4所示，为一般大规模集成电路掩模所含图形示意图。掩模图形一般为点、孔、线及其阵列的组合，掩模图形形状及尺寸决定其傅立叶变换频谱分布，而成像干涉光刻曝光次数取决于这个频谱分布和所需要的参与成像频谱成分情况。
如图5所示，为掩模图形的傅立叶频谱分布示意图。图中包含直流分量(0)和±1，±2，±3级衍射频谱。本发明增加的两次曝光使沿-X方向的-1，-2，-3级衍射光参与成像，以及使沿-Y方向的-1，-2，-3级衍射光参与成像，而传统三次曝光成像干涉光刻包括0级、沿+X方向的1，2，3级以及沿+Y方向的1，2，3级衍射光参与成像。
如图6所示，为实现本发明的采用五次曝光的成像干涉光刻方法的系统原理图。
实现五次曝光成像干涉光刻时，由激光器1发出的激光经扩束-空间滤波-准直系统2(具体实施时，也可在掩模12之前的每束光中各放一个系统2，并移去1后面的系统2)变成平行光，该平行光透过分束器3和4及电动快门5-1为掩模12提供垂直照明，成像透镜13将掩模12成像到抗蚀剂基片14上，实现垂直照明曝光；由分束器4反射的光束透过分束器6由全反射镜7和8反射，经电动快门5-3为掩模12提供-X方向的偏置照明，实现-X方向偏置曝光；由分束器6反射的激光束；通过电动快门5-2提供+X方向的偏置照明，实现+X方向的偏置曝光；由分束器3反射的激光束通过分束器9由全反射镜10和11反射并通过电动快门5-5提供-Y方向的偏置照明，成像透镜13将掩模12成像到抗蚀剂基片14上，实现-Y方向的偏置曝光；由分束器9反射的激光束，经过电动快门5-4为掩模提供+Y方向偏置照明，实现+Y方向偏置曝光，于是完成五次曝光成像干涉光刻过程。图4中光束①、②和③在纸平面内，而光束④和⑤分别位于纸平面上方和下方。
电动快门为传统产品，用于实现光束的通、断、及通光顺序和时间控制，以优化各次曝光剂量和曝光剂量比。
所述的五次曝光成像干涉光刻系统，也可实现将+X方向曝光与-X方向曝光合成一次同时曝光，此时只须同时开启电动快门5-2和5-3；同样，同时开启电动快门5-4和5-5，可实现+Y和-Y方向偏置曝光的同时进行。
权利要求
1.采用五次曝光的成像干涉光刻方法，其特征在于包括下列步骤(1)沿垂直于掩模的低空间频率曝光；(2)沿+X方向的高空间频率偏置曝光；(3)沿-X方向的偏置曝光，使该方向的频谱分量参与成像；(4)沿+Y方向的高空间频率偏置曝光；(5)沿-Y方向的偏置曝光，使该方向的频谱分量参与成像，从而实现五次曝光的成像干涉光刻方法。
2.根据权利要求1所述的采用五次曝光的成像干涉光刻方法，其特征在于所述-X方向和+X方向的两次偏置照明曝光还可以合成一次曝光。
3.根据权利要求1所述的采用五次曝光的成像干涉光刻方法，其特征在于所述的-Y方向和+Y方向的两次偏置照明曝光还可以合成一次曝光。
全文摘要
一种采用五次曝光的成像干涉光刻方法，其特征是在传统三次曝光基础上，增加了沿－X方向和－Y方向两次偏置曝光，使参与成像的频谱成分更加丰富，有利于进一步提高光刻图形对比度和分辨率，并改善离焦情况下抗蚀剂图形特征的横向位移误差，提高图形空间位置精度。
文档编号G02B27/60GK1752850SQ200510086830
公开日2006年3月29日 申请日期2005年11月10日 优先权日2005年11月10日
发明者张锦, 冯伯儒, 刘娟 申请人:中国科学院光电技术研究所