一种平面光栅的制造方法及平面光栅技术

本发明专利技术实施例提供了一种平面光栅的制造方法及平面光栅，解决了制备大尺寸硅基平面光栅难的问题。所述平面光栅的制造方法包括：制备光栅衬底；在所述光栅衬底上依次形成硬掩模层、抗反射层和光刻胶层；其中，所述光刻胶层包括多个子区域；对所述光刻胶层的第一子区域进行曝光，对与所述第一子区域相邻的所述子区域进行拼接曝光，其中相邻的所述子区域拼接处的图形形貌特征及指标工艺性能和非拼接处一致；重复拼接曝光工艺直至完成所有子区域的曝光；曝光后的所述光刻胶层包括多个曝光区域和多个未曝光区域；对所述光刻胶层进行负显影工艺，去除所述未曝光区域的光刻胶，以形成平面光栅。光栅。光栅。

【技术实现步骤摘要】
一种平面光栅的制造方法及平面光栅


[0001]本专利技术涉及集成电路制造
，具体涉及一种平面光栅的制造方法及平面光栅。

技术介绍

[0002]无论精密数控机床还是集成电路装备，都需要对系统运动台的二维方向进行精确测量与定位，其中二维光栅测量技术是重要的二维平面测量与定位方法之一；其具有精度高、量程大、结构紧凑、对测量环境相对较低等优点，可同时对两个方向的平面微位移进行测量。
[0003]硅是反射式二维平面光栅的最佳基底材料之一，硅基平面光栅部分加工设备和工艺可以和主流集成电路设备和工艺兼容，具备良好的工艺研发基础条件。但大尺寸硅基反射式二维平面光栅的加工面临大量需要研究解决的问题。如何解决硅基二维平面加工和CMOS芯片工艺线的兼容性问题，如何实现超过光刻机最大曝光尺寸的平面光栅的图形化加工，如何实现平面光栅周期凸块图形的拼接光刻工艺，是需要研究和解决的难题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种平面光栅的制造方法及平面光栅，解决了制备大尺寸硅基平面光栅难的问题。
[0005]第一方面，本专利技术一实施例提供的一种平面光栅的制造方法包括：
[0006]制备光栅衬底；
[0007]在所述光栅衬底上依次形成硬掩模层、抗反射层和光刻胶层；其中，所述光刻胶层包括多个子区域；
[0008]对所述光刻胶层的第一子区域进行曝光，对与所述第一子区域相邻的所述子区域进行拼接曝光，其中相邻的所述子区域拼接处的图形形貌特征及指标工艺性能和非拼接处一致；<br/>[0009]重复拼接曝光工艺直至完成所有子区域的曝光；曝光后的所述光刻胶层包括多个曝光区域和多个未曝光区域；
[0010]对所述光刻胶层进行负显影工艺，去除所述未曝光区域的光刻胶，以形成平面光栅。
[0011]在一种实施方式中，所述制备光栅衬底的步骤包括：在基底上依次形成第一隔离层、第一刻蚀阻挡层和核心层。
[0012]在一种实施方式中，所述在所述光栅衬底上依次形成硬掩模层、抗反射层和光刻胶层的步骤包括：在所述核心层远离所述第一刻蚀阻挡层的一侧依次形成所述硬掩模层、所述抗反射层和所述光刻胶层。
[0013]在一种实施方式中，所述去除所述未曝光区域的光刻胶，以形成平面光栅的步骤，包括：
[0014]去除所述未曝光区域的光刻胶，以形成光刻胶图形层；
[0015]保留与所述光刻胶图形层对应的所述抗反射层、所述硬掩模层和所述核心层，去除所述抗反射层、所述硬掩模层和所述核心层的其余部分；
[0016]去除所述抗反射层、所述硬掩模层与所述光刻胶图形层对应的区域以及所述光刻胶图形层，以形成第一台阶结构。
[0017]在一种实施方式中，在所述去除所述核心层的第一区域、所述第一刻蚀阻挡层的第二区域、所述硬掩模层的第三区域和所述抗反射层的第四区域，以形成第一台阶结构的步骤之后，还包括：在所述第一台阶结构上形成第一金属层；所述第一金属层包裹在所述第一台阶结构外围。
[0018]在一种实施方式中，所述制备光栅衬底的步骤包括：在基底上依次形成第二隔离层、第二金属层、第二刻蚀阻挡层和第三金属层。
[0019]在一种实施方式中，所述在所述光栅衬底上依次形成硬掩模层、抗反射层和光刻胶层的步骤包括：在所述第二金属层远离所述第二刻蚀阻挡层的一侧依次形成所述硬掩模层、所述抗反射层和所述光刻胶层。
[0020]在一种实施方式中，所述去除所述未曝光区域的光刻胶，以形成平面光栅的步骤包括：
[0021]去除所述未曝光区域的光刻胶，以形成光刻胶图形层；
[0022]保留与所述光刻胶图形层对应的所述抗反射层、所述硬掩模层和所述第三金属层的部分区域，去除所述抗反射层、所述硬掩模层和所述第三金属层的其余部分区域；
[0023]去除所述抗反射层、所述硬掩模层与所述光刻胶图形层对应的区域以及所述光刻胶图形层；
[0024]保留与所述第三金属层的部分区域对应的第二刻蚀阻挡层，去除所述第二刻蚀阻挡层的其余部分区域，以形成第二台阶结构。
[0025]在一种实施方式中，所述制备光栅衬底的步骤包括：在基底上依次形成第三隔离层和第四金属层。
[0026]在一种实施方式中，所述在所述光栅衬底上依次形成硬掩模层、抗反射层和光刻胶层的步骤包括：在所述第四金属层远离所述第三隔离层的一侧依次形成所述硬掩模层、所述抗反射层和所述光刻胶层。
[0027]在一种实施方式中，所述去除所述未曝光区域的光刻胶，以形成平面光栅的步骤，包括：
[0028]去除所述未曝光区域的光刻胶，以形成光刻胶图形层；
[0029]保留与所述光刻胶图形层对应的所述抗反射层、所述硬掩模层和所述第四金属层，去除所述抗反射层、所述硬掩模层和所述第四金属层的其余部分；
[0030]去除所述抗反射层、所述硬掩模层与所述光刻胶图形层对应的区域以及所述光刻胶图形层，以形成第三台阶结构。
[0031]在一种实施方式中，位于同一行的多个所述曝光区域和多个所述未曝光区域交错排列；相邻两行的所述曝光区域错位排布。
[0032]在一种实施方式中，所述光刻胶为负性光刻胶。
[0033]第二方面，本专利技术一实施例提供的一种平面光栅，采用上述所述的平面光栅的制
造方法制备而成。
[0034]本专利技术实施例提供的一种平面光栅的制造方法及平面光栅，针对大尺寸平面光栅的设计需求和工艺制造难点，用一种结合光刻拼接工艺、负显影和三层膜(硬掩模层、抗反射层和光刻胶层)的光刻技术，实现大尺寸平面光栅的光刻工艺；结合不同的集成方案，最终实现大尺寸平面光栅的图形化加工，完成大行程光栅产品的加工。本专利技术具有加工效率高、可加工超过光刻机单次曝光场尺寸的平面光栅、工艺窗口大和工艺兼容性高等优点，同时提供了平面光栅的整套集成制造方案。
附图说明
[0035]图1所示为本专利技术一实施例提供的一种平面光栅的制造方法的流程示意图。
[0036]图2所示为本专利技术一实施例提供的一种拼接曝光的结构示意图。
[0037]图3所示为本专利技术一实施例提供的一种负性曝光光刻胶层的示意图。
[0038]图4所示为本专利技术一实施例提供的一种光栅的结构示意图。
[0039]图5所示为本专利技术一实施例提供的一种光栅的结构示意图。
[0040]图6所示为本专利技术一实施例提供的一种对曝光后的光刻胶进行负性显影工艺的示意图。
[0041]图7所示为本专利技术另一实施例提供的一种平面光栅的制造方法的流程示意图。
[0042]图8所示为本专利技术另一实施例提供的一种曝光光刻胶层的示意图。
[0043]图9所示为本专利技术另一实施例提供的一种形成第一台阶结构的结构示意图。
[0044]图10所示为本专利技术另一实施例提供的一种形成第一金属层的结构示意图。
[0045]图11所示为本专利技术另一实施例提供的一种平面光栅的制造方法的流程示意图。
[0046]图12所示为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平面光栅的制造方法，其特征在于，包括：制备光栅衬底；在所述光栅衬底上依次形成硬掩模层、抗反射层和光刻胶层；其中，所述光刻胶层包括多个子区域；对所述光刻胶层的第一子区域进行曝光，对与所述第一子区域相邻的所述子区域进行拼接曝光，其中相邻的所述子区域拼接处的图形形貌特征及指标工艺性能和非拼接处一致；重复拼接曝光工艺直至完成所有子区域的曝光；曝光后的所述光刻胶层包括多个曝光区域和多个未曝光区域；对所述光刻胶层进行负显影工艺，去除所述未曝光区域的光刻胶，以形成平面光栅。2.根据权利要求1所述的平面光栅的制造方法，其特征在于，所述制备光栅衬底的步骤包括：在基底上依次形成第一隔离层、第一刻蚀阻挡层和核心层。3.根据权利要求2所述的平面光栅的制造方法，其特征在于，所述对所述光刻胶层进行负显影工艺，去除所述未曝光区域的光刻胶，以形成平面光栅的步骤，包括：去除所述未曝光区域的光刻胶，以形成光刻胶图形层；保留与所述光刻胶图形层对应的所述抗反射层、所述硬掩模层和所述核心层的部分区域，去除所述抗反射层、所述硬掩模层和所述核心层的其余部分区域；去除所述抗反射层、所述硬掩模层与所述光刻胶图形层对应的区域以及所述光刻胶图形层，以形成第一台阶结构。4.根据权利要求3所述的平面光栅的制造方法，其特征在于，所述去除所述抗反射层、所述硬掩模层与所述光刻胶图形层对应的区域以及所述光刻胶图形层，以形成第一台阶结构的步骤之后，还包括：在所述第一台阶结构上形成第一金属层；所述第一金属层包裹在所述第一台阶结构外围。5.根据权利要求1所述的平面光栅的制造方法，其特征在于，所述制备光栅衬底的步骤包括：在基底上依次形成第二隔离层、第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁伟，朱煜，张鸣，王磊杰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：