一种晶向对准的方法技术

本申请提供的晶向精确对准的方法，对硅晶圆进行晶向定位；获取与硅晶圆的晶向平行的参考光栅；将带有参考光栅的欲曝光的光栅基底置于精密转台上；移动精密转台，使位于精密转台左右两束曝光光束均在光栅基底的法线方向产生衍射光；旋转精密转台使两束衍射光重合并获取干涉图样；调整精密转台，使干涉图样出现的干涉条纹周期达到最大值，静态对准完成，本申请提供的晶向精确对准的方法，通过引入一个光栅周期与SBIL系统干涉场周期相匹配的参考光栅作为中间过程，避免了在SBIL系统中引入额外元件，并且把耗时较长的过程转移到紫外光刻设备中，提高了SBIL系统的使用效率。提高了SBIL系统的使用效率。提高了SBIL系统的使用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种晶向对准的方法


[0001]本申请涉及微纳结构加工
，特别涉及一种晶向对准的方法。

技术介绍

[0002]高深宽比硅光栅(HARSG)是一种重要的短波光学器件，在X射线成像和光谱探测系统中有着广泛的应用。其中，高线密度(大于3000gr/mm)的高深宽比硅光栅是软X射线波段能谱探测系统的关键器件。目前，高深宽比硅光栅的制作技术可以分为三种：单晶硅在碱性溶液中的各向异性湿法刻蚀、基于刻蚀
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钝化工艺(Bosch工艺)的深反应离子刻蚀、金属辅助化学刻蚀。在前两种技术路线中，由于深宽比与侧壁粗糙度的要求，令硅基底的<111>晶向与光栅刻线方向保持精确平行是一项必要的技术。金属辅助化学刻蚀可以摆脱晶向的限制，但现有的工艺还难以制作同时拥有高刻线密度与大面积(大于cm量级)的高深宽比硅光栅。因此，高线密度光栅刻线方向与硅晶圆<111>晶向的精确对准是一项重要的技术难点。
[0003]高刻线密度光栅掩模可以通过扫描干涉场曝光(Scanning beam interference lithography，SBIL)技术进行制备。在此过程中，需要将SBIL系统内干涉场的条纹方向与基底的<111>晶向进行对准。现有的技术方案为M.Ahn提出的一种将显微成像系统植入SBIL系统的方法：首先通过扇形掩模预刻蚀技术,通过一根特定的狭长矩形硅结构表征晶圆的<111>晶向；之后将晶圆放置在SBIL系统的工作台上，令工作台在扫描方向运动，通过狭长矩形与显微镜准心的相对移动，可以逐渐调整晶圆的方向，直至显微镜准心在运动过程中始终保持在矩形内部，最后进行曝光，此时<111>晶向与光刻后得到的光栅条纹方向一致，对准误差在0.05
°
以内。
[0004]上述M.Ahn的方法可以令SBIL系统制作的光栅掩模方向与硅晶圆的<111>晶向一致，但是，这需要将显微成像系统的光学元件加入到本就结构复杂的SBIL系统中，会增加系统的复杂性，导致光路设计难度与装调难度上升。并且，表征<111>晶向的狭长矩形硅结构与显微镜准心之间的对准较为困难，由于对准期间需要反复多次进行调整，且运动过程中也需要持续观察，因此对准流程需要较长的时间，会降低SBIL系统的使用效率。

技术实现思路

[0005]鉴于此，有必要针对现有技术中存在的缺陷提供一种在实现高精度对准的同时提高对准效率，同时避免在SBIL系统中引入其它元件的晶向精确对准的方法。
[0006]为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
[0007]本申请目的之一提供了一种晶向精确对准的方法，包括下述步骤：
[0008]对硅晶圆进行晶向定位；
[0009]获取与所述硅晶圆的晶向平行的参考光栅；
[0010]将带有所述参考光栅的欲曝光的光栅基底置于精密转台上；
[0011]移动所述精密转台，使位于所述精密转台左右两束曝光光束均在所述光栅基底的法线方向产生衍射光；
[0012]旋转所述精密转台使两束衍射光重合并获取干涉图样；
[0013]调整所述精密转台，使所述干涉图样出现的干涉条纹周期达到最大值，静态对准完成。
[0014]在其中一些实施例中，在对硅晶圆进行晶向定位的步骤中，具体包括下述步骤：通过扇形掩模预刻蚀技术对硅晶圆进行<111>晶向定位。
[0015]在其中一些实施例中，在获取与所述硅晶圆的晶向平行的参考光栅的步骤中，具体包括下述步骤：通过紫外接触式光刻设备制作与晶向平行的参考光栅。
[0016]在其中一些实施例中，在将带有所述参考光栅与光致抗蚀剂的欲曝光硅晶圆置于精密转台上的步骤中，所述精密转台为二维运动工作台。
[0017]在其中一些实施例中，所述二维运动工作台由直线电机牵引并分别沿扫描方向和步进方向运动，且扫描方向和步进方向相垂直。
[0018]在其中一些实施例中，所述参考光栅的刻线方向与扫描方向平行。
[0019]在其中一些实施例中，在移动所述精密转台，位于所述精密转台左右两束曝光光束均会在法线方向产生衍射光；的步骤中，具体包括下述步骤：
[0020]移动所述精密转台，使干涉场位于所述参考光栅上，位于所述精密转台的左右两束曝光光束在所述参考光栅的表面重合，左右两束曝光光束均在所述光栅基底法线方向产生衍射光。
[0021]在其中一些实施例中，在旋转所述精密转台使两束衍射光重合并获取干涉图样的步骤中，具体包括下述步骤：
[0022]在所述光栅基底的法线方向产生的两束衍射光经过上方的平面镜入射至一侧的CCD上，再通过计算机获取CCD上的实时光强分布图像。
[0023]在其中一些实施例中，在调整所述精密转台，使所述干涉图样出现的干涉条纹周期达到最大值，静态对准完成的步骤中，具体包括下述步骤：
[0024]通过调整所述精密转台，使光斑图像出现干涉条纹，之后缓慢调整所述精密转台使干涉条纹的周期达到最大值，此时静态对准完成，所述周期达到最大值即周期大于光斑的直径，光斑范围内无法观测到完整的周期性条纹。
[0025]在其中一些实施例中，在调整所述精密转台，使所述干涉图样出现的干涉条纹周期达到最大值，静态对准完成的步骤，具体还包括下述步骤：
[0026]调整所述精密转台在扫描方向匀速移动，所述参考光栅与所述左右两束曝光光束产生的相对移动并使得两个衍射光束之间产生一个随移动距离线性变化的相位差，从而在所述干涉图样的光斑上每一点的光强产生明暗的周期性变化，其变化周期与对准角度误差成反比。
[0027]在其中一些实施例中，在在调整所述精密转台，使所述干涉图样出现的干涉条纹周期达到最大值，静态对准完成的步骤中的步骤中，还包括下述步骤：
[0028]所述精密转台每次移动完成后，调节所述精密转台角度，再调节所述精密转台反向移动，重复上述过程，直至找到变化周期最大的转台位置，此时保持所述精密转台位置不变，完成动态对准过程。
[0029]在完成动态对准过程后还包括下述步骤：通过所述精密转台的移动对光栅基底的剩余区域进行曝光流程，在显影完成后即可获得与硅晶圆方向精确平行的高刻线密度光栅
掩模。
[0030]本申请采用上述技术方案，其有益效果如下：
[0031]本申请提供的晶向精确对准的方法，对硅晶圆进行晶向定位；获取与所述硅晶圆的晶向平行的参考光栅；将带有所述参考光栅的欲曝光的光栅基底置于精密转台上；移动所述精密转台，使位于所述精密转台左右两束曝光光束均在所述光栅基底的法线方向产生衍射光；旋转所述精密转台使两束衍射光重合并获取干涉图样；调整所述精密转台，使所述干涉图样出现的干涉条纹周期达到最大值，静态对准完成，本申请提供的晶向精确对准的方法，通过引入一个光栅周期与SBI本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶向对准的方法，其特征在于，包括下述步骤：对硅晶圆进行晶向定位；获取与所述硅晶圆的晶向平行的参考光栅；将带有所述参考光栅的欲曝光的光栅基底置于精密转台上；移动所述精密转台，使位于所述精密转台左右两束曝光光束均在所述光栅基底的法线方向产生衍射光；旋转所述精密转台使两束衍射光重合并获取干涉图样；调整所述精密转台，使所述干涉图样出现的干涉条纹周期达到最大值，静态对准完成。2.如权利要求1所述的晶向对准的方法，其特征在于，在对硅晶圆进行晶向定位的步骤中，具体包括下述步骤：通过扇形掩模预刻蚀技术对硅晶圆进行<111>晶向定位。3.如权利要求1所述的晶向对准的方法，其特征在于，在获取与所述硅晶圆的晶向平行的参考光栅的步骤中，具体包括下述步骤：通过紫外接触式光刻设备制作与晶向平行的参考光栅。4.如权利要求1所述的晶向对准的方法，其特征在于，在将带有所述参考光栅与光致抗蚀剂的欲曝光硅晶圆置于精密转台上的步骤中，所述精密转台为二维运动工作台。5.如权利要求4所述的晶向对准的方法，其特征在于，所述二维运动工作台由直线电机牵引并分别沿扫描方向和步进方向运动，且扫描方向和步进方向相垂直。6.如权利要求5所述的晶向对准的方法，其特征在于，所述参考光栅的刻线方向与扫描方向平行。7.如权利要求1所述的晶向对准的方法，其特征在于，在移动所述精密转台，位于所述精密转台左右两束曝光光束均会在法线方向产生衍射光的步骤中，具体包括下述步骤：移动所述精密转台，使干涉场位于所述参考光栅上，位于所述精密转台的左右两束曝光光束在所述参考光栅的表面重合，左右两束曝光光束均在所述光栅基底法线方向产生衍射光。8.如权利要求1所述的晶向对准的方法，其特征在于，在旋转所述精密转台使两...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴音贺希格，姜岩秀，陈星硕，姜珊，郑钟铭，王瑞鹏，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：