在蚀刻材料中制造结构的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的在蚀刻材料中制造结构的方法。此类方法具体被设计成蚀刻工艺，且例如在半导体技术或光子学领域优选用于制造二维或三维的微结构或微光学系统。
【背景技术】
[0002]在此类方法中，曝光装置所规定的记录区往往小于整体上想要获得的结构。因此为了制造扩展结构，将整个结构拆分成若干子结构并依次记录这些子结构。为此需要逐步改变记录区在衬底表面的相对位置，并且在记录区每到达一个位置时记录一个子结构。
[0003]因此，必须将各个子结构精确定位并相互对准地拼接在一起。
[0004]为达此目的，已知做法是将衬底和/或曝光装置布置在可高度精确地在两个维度上进行移动的工作台上。这样的高精度工作台例如可用干涉测量装置加以监测和控制。但这类装置技术复杂且往往要求对运行环境条件进行精确控制并保持其稳定，从而使这种做法变得成本尚昂。
[0005]还有一种已知做法是借助参考结构来检验记录各子结构时记录区的定位并在定位有偏差时进行校正。例如，DE 10 2006 036 172 A1在权利要求1前序部分范围内揭示，借助与衬底工作台耦合的调整用结构来校准记录区的移动。其中，该调整用结构与待加工衬底分离设置，意即，该调整用结构并非产生于衬底上。
[0006]现有技术还借助专门制备的衬底来实施这种制造结构的方法，在这些衬底上已定义有扩展的参考结构。但这样的参考结构会永久保留在衬底上且通常由不同于待制造结构的材料构成。如此一来，该参考结构便会产生干扰。此外，该参考结构的设计和形状无法改动，也就不可能根据待制结构来作相应调整。另外，该参考结构是通过单独的制备步骤而产生，这会延长加工时间并加大相关工艺的整体难度。原则上也可以利用衬底原本就存在的表面特性或表面结构来实现该衬底的对准与定位，这些表面特性或表面结构是已知的或者例如借助显微技术来加以检测(“correlat1n stitching，相关拼接”)。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是在制造由子结构组成的扩展结构时，以技术上尽可能简单的方式确保各个子结构的精确定位和相互间的匹配，同时相对于现有技术降低对环境条件控制的要求，并在设计结构时获得较高灵活度。
[0008]本发明用以达成该目的的解决方案为一种如权利要求1所述的在蚀刻材料中制造结构的方法。进一步的技术方案包含于从属权利要求和以下描述中。
[0009]本案请求保护的方法涉及在蚀刻材料(例如衬底表面如晶片表面所涂布的蚀刻材料)中制造结构。该结构可大体在平面内一维或二维延伸。该结构也可以是三维物体。通过用曝光装置的至少一个记录束(例如激光束或电子束)在蚀刻材料中进行局部照射来依序记录数个子结构，进而记录所述结构。为了记录所述子结构，在接连实施的定位步骤中在蚀刻材料中(例如相对于衬底表面)依序移动并定位曝光装置的记录区。该记录区的移动和定位原则上可在所有空间方向上进行，例如平行于或垂直于衬底表面。而后在已定位的记录区内分别记录一个子结构，接着再按需要进一步移动记录区。为了定位记录区以记录子结构，用成像型测量装置检测参考结构。
[0010]根据本发明，在每个使得记录区移动并定位的定位步骤中，在记录子结构之前、期间或之后，借助记录束在蚀刻材料中产生至少一个对应于该子结构的参考结构元素(为所述参考结构的一部分)。而后在移动记录区以记录另一子结构之后，用成像型测量装置检测已记录的参考结构元素。具体在记录区内部检测参考结构元素。但也可以在记录区外部进行检测。
[0011 ] 本发明的方法具体可被设计成无掩模蚀刻法。其不使用大面积的掩模，而是在不使用掩模的情况下通过精确的射束导引来记录结构。这样就能记录可灵活调整的结构，且免去了改装设备的麻烦。
[0012]为了产生扩展结构，例如通过软件技术将整体结构拆分成若干可以平面并置或分层堆置的子结构。在(特别相对于衬底表面)逐步移动的记录区内依序记录这些子结构。在记录子结构之前、期间或之后，在同一个记录区内记录该子结构所对应的参考结构元素。针对下一子结构，借助这个参考结构元素或先前已记录的参考结构元素来定位或配置记录区。记录下一子结构时，按需要再度记录相对应的参考结构元素并相应地继续实施所述方法。就此而言，用来对准各个子结构的整个参考结构总是逐步用参考结构元素现场构建而成。所述方法的优点还在于，在三个维度上相互错开的堆置子结构也能可靠地相互对准。举例而言，这在使用设有预定义标记的衬底的情况下不易实现。
[0013]已记录的参考结构元素有助于以可靠的方式实现逐区对准。在移动后的记录区内识别参考结构时，相关的参考结构元素本身出现于记录区的坐标系中。这就可以对有待在记录区内产生的子结构进行校正，例如通过坐标转换、缩放、位移、重新参考(Umreferenzierung)坐标系或类似方式。总是在相关的记录步骤中(即现场)进行这一校正。这就不需要对蚀刻装置的各个部件进行相互间(例如调整用结构相对于工作台)的精确校准。
[0014]所述记录区基本由曝光装置的技术实况所规定，且具体包括衬底表面上能够以必要精度将记录束导入的区域。
[0015]可以使用例如激光束作为记录束，例如在被构造成激光蚀刻机的曝光装置中。但是，本发明的方法基本上不受所选用的蚀刻材料结构化技术影响。例如可以使用电子束，例如在电子束蚀刻机中。
[0016]蚀刻材料在本发明范围内基本是指由于记录束照射而改变其材料特性(特别是在显影剂中的溶解度)的物质。举例而言，例如基于聚合物的抗蚀剂(Lithografielack)就是这样的物质。但也可以使用玻璃或如上所述被记录束改变其特性的类玻璃蚀刻材料。光学蚀刻例如采用光刻胶。根据记录束所引发的变化的类型，可以将抗蚀剂区分成所谓的负性抗蚀剂(在显影剂中的溶解度因照射而降低)或所谓的正性抗蚀剂(在显影剂中的溶解度因照射而升高)。负性抗蚀剂通常具有在记录束作用下发生诱导聚合而交联形成聚合物的单体。
[0017]本发明的另一方面是对这样一种蚀刻材料进行使用或者在衬底表面涂布这样一种蚀刻材料，该蚀刻材料由于被记录束局部照射而局部改变其中一项光学特性(特别是折射率)。在此情况下可以利用局部改变的光学特性来识别所述参考结构元素。例如，通过局部折射率变化而定义的参考结构元素作为可识别结构出现于光学图像(例如入射光、透射光或散射光)中。
[0018]根据进一步的技术方案，移动记录区后检测先前所定义的参考结构元素的位置和/或形状，而后根据该参考结构元素被识别到的位置和/或形状来校正记录区的定位和/或有待在记录区内记录的子结构的配置。因此，本发明的优点是不需要使用复杂的技术设备(例如干涉测量系统)来高度精确地定位记录区。通过对参考结构元素进行现场识别，可相应修改或校正相关子结构，从而补偿定位误差。
[0019]可行的是，根据参考结构元素被检测到的位置和/或形状来改变记录区的移动和/或调整子图形。原则上可以采用已知方法来完成这一校正。具体而言，移动记录区后(例如通过软件技术)获