用于印刷周期性图案的方法和系统技术方案

一种用于将特征的周期性图案印刷到光敏层中的方法，所述方法包括提供承载周期性图案的掩模，提供承载光敏层的衬底，大体平行于掩模布置衬底，形成准直单色光的射束以用于光照所述掩模图案使得由掩模透射的光场形成通过泰伯距离分离的泰伯图像平面，以及利用所述射束执行掩模的N个子曝光并且在子曝光之间改变分离使得关于在第一子曝光期间的在第i子曝光期间的相对分离由泰伯距离的（mi+ni/N）倍给出，以及将掩模图案曝光于用于每一个子曝光的光照的相同能量密度，其中与波长有关地选择周期使得仅第零和第一衍射级被掩模透射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于印刷周期性图案的方法和系统
本申请涉及用于印刷周期性图案的方法和系统。平板印刷制作使得能够在表面上形成微米图案和纳米图案。光刻技术通过将光敏表面曝光于具有对应于期望图案的强度分布的光场来实现这一点。光敏表面通常是诸如光致抗蚀剂之类的敏感材料的薄层，其直接涂敷在衬底表面上或者间接涂敷在其它材料的中间层之上。作为曝光的结果而发生在光敏层中的化学或物理改变使用在随后的过程中以获得衬底材料中或另一材料的中间层中的期望图案。在最常使用的光刻技术中，使用光学系统将掩模中所定义的图案的图像投影到衬底表面上。一般在这样的常规系统中所采用的掩模是振幅掩模，其中图案特征定义为透明衬底上的不透明材料（通常为铬）层中的开口区域。可替换地使用移相掩模（PSM），其中使用材料的某个厚度或材料中的凹陷深度来定义图案特征，使得传播通过哪些特征的光在相位上关于其它传播光漂移，其然后在图像平面中相互干扰以形成期望的图案。在投影、接触、接近或常规泰伯平板印刷中采用的PSM的情况下，通过考虑掩模和任何光学器件透射的所有衍射级之间的干扰来设计掩模。在一维图案的情况下，PSM可以使最小可印刷周期关于振幅掩模减小到二分之一。这主要通过抑制第0级衍射射束，从而消除由其与第1级衍射射束的干扰所产生的强度调制来实现。对于许多应用而言，要求包括在一个或两个维度上重复的图案特征的单位单元的图案，也就是说，周期性图案。用于将这样的图案从掩模转移到衬底上的专用光刻技术是基于泰伯效应。当在掩模中定义的周期性图案利用单色光的准直射束光照时，透射光场中的衍射级在所谓的泰伯平面中从掩模重构正则距离处的图案的“自图像”。这些自图像的分离LT（已知为泰伯距离）根据以下而取决于光照波长λ，以及图案的周期p：其中k为常量。对于线和间隔的一维周期性图案，k=2，而对于二维周期性图案，k的值取决于图案的阵列对称性。尽管该公式在p>>λ时（即在第一衍射级的角度小时）具有良好的精度，但是其在p的幅度逼近λ时不太良好地近似。将光致抗蚀剂涂敷的衬底定位在一个自图像平面处导致将掩模图案印刷到光致抗蚀剂中（参见例如C.Zanke等人的“Largeareapatterningforphotoniccrystalsviacoherentdiffractionlithography”，J.Vac.Sci.Technol.B22,3352（2004））。另外，在自图像平面之间的中间距离处，形成具有比掩模中的图案更高空间频率的泰伯子图像，其可以通过将光致抗蚀剂涂敷的衬底放置在这些子图像平面中的一个处而印刷。使用这些技术实现的印刷结果在将掩模图案的占空比（即作为特征周期的分数的特征维度）选择成产生泰伯或子图像平面中的强度变化的高对比度时得以改进（参见美国专利No.4,360,586）。在现有技术中还已知的是，泰伯图像的对比度可以通过使用相移材料在掩模中制作周期性图案来进一步增强。鉴于用于印刷高分辨率图案的常规、投影类型光刻系统的成本，使用泰伯成像的光刻对于印刷高分辨率周期性图案特别有利。然而，泰伯技术的主要缺点是自图像和子图像的强度分布对距掩模的距离的敏感性，也就是说，它们具有有限的场深度。这意味着衬底需要关于掩模精确地定位以便正确地印刷图案。当光栅周期减小时，这变得越来越困难，因为自图像和子图像的场深度与图案周期的平方成比例。另外，如果图案需要印刷到并不非常平坦的衬底表面上，印刷到已经在其表面上具有高突起微图案的表面上，或者印刷到光致抗蚀剂的厚层中，则实现期望的结果可以是不可能的。最近引入了作为用于以成本有效的方式印刷高分辨率周期性图案的新方法的消色差泰伯平板印刷（ATL）（参见H.H.Solak等人的“AchromaticSpatialFrequencyMultiplication:AMethodforProductionofNanometer-ScalePeriodicStructures”，J.Vac.Sci.Technol.,23,pp.2705-2710(2005)，以及U.S专利申请no.2008/0186579）。其提供了用于平板印刷引用的两个显著优点：首先，其克服了使用经典泰伯方法所遭遇的场深度问题；并且其次，对于许多图案类型，其执行空间频率乘法，也就是说，其关于掩模中的图案的分辨率而增加所印刷的特征的分辨率。在ATL中，利用来自具有宽频谱带宽的光源的准直射束光照掩模，并且在距掩模的某个距离之外，透射光场形成所谓的静止图像，其强度分布对距离中的进一步增加大体不变。在线和间隔的一维图案的情况下（即线性光栅），这发生在的距掩模的最小距离dmin通过以下涉及掩模中的图案的周期p和射束的频谱轮廓的半高全宽Δλ：。在该距离之外，针对不同波长的泰伯图像平面随着距掩模的距离增加而以连续的方式分布，这引起静止图像。因此，通过将光致抗蚀剂涂敷的衬底放置在该区中，向形成在针对特定波长的相继泰伯平面之间的横向强度分布的整个范围曝光衬底。印刷到衬底上的图案因此是横向强度分布的该范围的平均或积分，其对衬底关于掩模的纵向放置大体不敏感。因此该技术使得能够实现比就标准泰伯成像而言大得多的场深度，以及比就常规投影、接近或接触印刷而言大得多的场深度。来自特定掩模图案的ATL图像中的强度分布可以使用模拟电磁波传播通过掩模和在掩模之后的建模软件来确定。这样的模拟工具可以用于优化掩模中的图案的设计以用于获得衬底表面处的特定印刷图案。ATL方法已经主要发展成印刷包括在至少一个方向上以恒定周期重复的单位单元的周期性图案。然而，该技术也可以成功地应用于其周期以足够“缓慢”、渐进的方式跨掩模在空间上变化的图案，使得形成静止图像的特定部分的衍射级通过其中周期大体恒定的掩模的部分而生成。这样的图案可以描述为准周期性的。ATL的缺陷在于其要求具有显著空间带宽的光源以便掩模与衬底之间所要求的分离不会不利地是大的。从掩模传播的不同衍射级的角度发散产生衬底表面处的不同级之间的空间偏移，这导致图案边缘处的不完美的图像重构，其随着分离增加而变得更糟。衍射级边缘处的菲涅尔衍射也使所印刷的图案的边缘降级，并且这同样随着分离增加而更糟。处于这些原因，具有相对小的空间带宽的激光源在大多数情况下不适合于ATL。就将诸如弧灯或发光二极管之类的非激光源应用于ATL而言的困难之处是产生具有用于确保生产过程中的高吞吐量的高功率和用于成像高分辨率特征的高准直度的组合的所要求的维度的曝光射束。通过空间滤波，来自这样的源的射束的准直度可以改进到所要求的水平，但是这一般导致射束功率的不可接受的损失。ATL技术的优点可以使用在美国专利申请no.2008/0186579中公开的不同但相关的技术来获得。在该方案中，掩模中的周期性图案由单色光的准直射束光照，并且在曝光期间，衬底距掩模的距离在对应于相继泰伯图像平面之间的分离的整数倍的范围之上变化以便将泰伯平面之间的强度分布的平均印刷在衬底上。可以采用的最小位移因此等于相继泰伯平面的分离（当整数=1时）。在曝光期间利用该位移，印刷在衬底上的图案与使用ATL技术印刷的图案大体相同。所公开的是可以通过曝光该范围之上的多个离散定位处的衬底来以连续或离散的方式执行位移。一般技术可以称为位移泰伯平板印刷（D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将所期望的特征的一维或二维周期性图案印刷到光敏层中的方法，所述方法包括：a）提供承载特征的周期性掩模图案的掩模；b）提供承载光敏层的衬底；c）大体平行于掩模并且以与掩模的分离布置衬底；d）形成准直单色光的射束以用于光照所述掩模图案使得由掩模透射的光场形成通过泰伯距离分离的泰伯图像平面；以及f）利用所述射束执行掩模的N个子曝光并且在子曝光之间改变分离使得关于在第一子曝光期间的相对分离的在第i子曝光期间的相对分离由泰伯距离的（mi+ni/N）倍给出，其中值mi是整数并且ni针对不同的子曝光取从0到N‑1的整数值中的每一个；其中与光照波长有关地选择周期使得大体仅第零和第一衍射级被掩模透射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.18 US 61/8028821.一种用于将所期望的特征的一维或二维周期性图案印刷到光敏层中的方法，所述方法包括：a）提供承载特征的周期性掩模图案的掩模；b）提供承载光敏层的衬底；c）平行于掩模并且以与掩模的分离布置衬底；d）形成准直单色光的射束以用于光照所述掩模图案使得由掩模透射的光场形成通过泰伯距离分离的泰伯图像平面；以及e）利用所述射束执行掩模的N个子曝光并且在子曝光之间改变分离使得关于在第一子曝光期间的相对分离的在第i子曝光期间的相对分离由泰伯距离的（mi+ni/N）倍给出，其中mi是整数并且ni针对不同的子曝光取从0到N-1的整数值中各自的一个；其中与光照波长有关地选择周期使得仅第零和第一衍射级被掩模透射。2.根据权利要求1的方法，其中光照射束的强度对于每一个子曝光相同，并且曝光时间对于每一个子曝光相同。3.根据权利要求1的方法，其中在子曝光和分离改变期间射束连续地光照掩模，并且用于每一个分离改变的所花费的时间大幅小于用于每一个子曝光所花费的时间。4.根据权利要求1的方法，其中N=2并且掩模中的周期性图案由掩模的图案化表面中的台阶的任一侧的线性光栅的两个区构成，台阶的高度产生在掩模法向的方向上的线性光栅的两个区之间的泰伯周期的一半的漂移；并且其中在第二子曝光中用于曝光光敏层的每一个点的分离改变通过利用准直单色光的射束光照线性光栅的两个区而同时在平行于掩模光栅的线的方向上位移衬底来获得。5.根据权利要求1的方法，其中N=3或更大，并且掩模中的周期性图案包括具有掩模的图案化表面中的泰伯周期的1/N的2个或更多高度台阶的三个或更多区，并且其中用于在第二和后续子曝光中对光敏层的每一个点曝光的分离的改变通过利用准直单色光的射束光照线性光栅的三个或更多区而同时在平行于掩模光栅的线的方向上位移衬底来获得。6.根据权利要求1的方法，其中对于第一子曝光之后的所有子曝光mi=0。7.根据权利要求1的方法，还包括重复步骤e）多次，其中在每一个重复序列的第一子曝光期间的分离与在第一序列的第一子曝光期间所采用的分离相同或不同。8.根据权利要求1的方法，其中将至少一个子曝光细分成子子曝光集，其在与相应子曝光相同的分离处执行使得用于所述集的曝光剂量的总和对应于用于相应子曝光的剂量，并且其中所述子子曝光在时间上散布在其它子曝光之间或从其它子曝光导出的子子曝光之间。9.一种用于将所期望的特征的一维或二维周期性图案印刷到光敏层中的装置，所述装置包括：a）承载特征的周期性掩模图案的掩模；b）承载光敏层的衬底；c）用于平行于掩模并且以与掩模的分离布置衬底的构件；d）用于形成准直单色光的射束以用于光照所述掩模图案使得由掩模透射的光场形成通过泰伯距离分离的泰伯图像平面的构件；以及e）用于利用所述射束执行掩模的N个子曝光并且在子曝光之间改变分离使得关于在第一子曝光期间的相对分离的在第i子曝光期间的相对分离由泰伯距离的（mi+ni/N）倍给出以及将掩模图案曝光于用于每一个子曝光的光照的相同能量密度的构件，其中值mi是整数并且ni针对不同的子曝光取从0到N-1的整数值中各自的一个；其中与光照波长有关地选择周期使得仅第零和第一衍射级被掩模透射。10.一种用于将所期望的特征的一维或二维周期性图案印刷到光敏层中的方法，所述方法包括：a）提供承载特征的一维或二维周期性掩模图案的掩模；b）提供承载光敏层的衬底；c）平行于掩模并且以与掩模的分离布置衬底；d）形成准直单色光的射束以用于光照所述掩模图案；以及e）在第一子曝光中利用所述射束光照掩模图案以便将层曝光到强度分布；以及f）布置成在第二子曝光中对层曝光的强度分布相对于第一子曝光侧向位移一距离并...

【专利技术属性】
技术研发人员：F克鲁贝，H索拉克，C戴斯，
申请(专利权)人：尤利塔股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH