【技术实现步骤摘要】
所属本专利技术涉及光刻机，特别涉及改进的一种提高光刻机分辨率的方法。
技术介绍
1、在芯片制造领域，光刻机(lithography也可称为掩模对准曝光机、曝光系统、光刻系统等)是其中非常关键的装备，它采用光学投影成像技术，把光掩模版(photo-mask，也称为光罩)上的图案投影转移到晶圆上，这是实现芯片大批量生产的关键。
2、随着芯片行业的发展，同样的芯片面积上需要容纳越来越多的元件及布线，光刻机的分辨率需要不断提高。光学投影成像中，光的衍射极限是限制分辨率提高的重要因素，衍射极限是指一个理想物点经光学系统成像，因为衍射的限制，得不到理想像点，而是得到一个夫朗和费衍射像，即所谓的艾里斑(弥散斑)，这是影响光学投影成像系统分辨率的重要因素，光学成像中，2个物点成像后得到2个弥散斑，如果它们靠得太近就很难辨别，弥散斑越大，分辨率越低。同样的光学系统，光的波长越小，弥散斑越小，分辨率越高。所以减小光刻机光源的波长，就可以提高光刻机分辨率。
3、光刻机光源波长的进化路线：
4、
5、当波长减小到193nm后，往下走的工程难度越来越大，因为光变得很容易被吸收，原来的镜头、光刻胶等配套材料都不能用，必须全部重新研发。所以在193nm，工程师们开发了一个新的技术方案，就是浸入式(immersion)光刻技术，光在水中传播时，水的折射率比空气大，因而波长变小，使用该方案，可以将光源波长一举从193nm缩短到132nm。浸入式光刻应用后效果很好，现在仍然是广为使用的成功方案。
6、要制
7、我们深入了解底层的物理定律、思考，并开发出创新的技术路线，技术难度大幅降低，能提供很好的性能。
技术实现思路
1、本专利技术展示了一种提高光刻机分辨率的新技术方案。
2、1873年，德国物理学家恩斯特·阿贝(ernst abbe)发现了显微镜分辨率极限的公式，被叫做阿贝极限：
3、
4、很长时间以来，人们都认为光学显微技术无法突破阿贝极限。可见光波长范围在0.38～0.78微米，数值孔径通常为1，可见光波长的0.5最小约为0.19微米，按照阿贝极限，以可见光作为光源的光学显微镜无法实现0.19微米以下的分辨率。
5、2014年诺贝尔化学奖巧妙地绕开了这一极限。两个挨得很近的发光点会让我们分辨不出，但如果两个挨得很近的发光点不同时发光，其发光时间是分隔的，当我们照射并观察第一个点时，第二个点不发光，自然不会产生艾里斑影响我们观察第一个点，前者艾里斑的中心点位置就是荧光分子的准确位置。接下来，通过某种方法，让第二个点发光，第一个点不发光，这个时候第一个点同样不会干扰对第二个点的观察。这是一种“以时间换空间”的设计，巧妙地绕开了阿贝极限的束缚，将光学显微镜的分辨率大大提高，最高可以达到1纳米水平。这类超分辨率方法统称为单分子定位显微，这一突破性的工作将光学显微技术带到了纳米尺度。
6、本专利技术中，我们借鉴了单分子定位显微的核心思想，创造性地类比应用到光刻机领域。虽然形态上有很大差异，但是光刻机的核心本质也是光学成像技术，原理上类似于照片冲印技术，其主要的功能是把光罩上的精细图案(pattern)通过光线的曝光投影(并缩小4倍)复制到硅片上。随着集成电路的发展，光罩上需要更加多的精细图案如线条、孔等，其尺寸越来越小，光罩上两个挨得很近的点(精细图案)会让光刻机分辨不出，因而在硅片上形成模糊的图案。光刻机光源更改为光子之间距离均匀的光源，两个挨得很近的点，其光线不同时到达，其光线到达时间是分隔的，第一个点位置的光线到达时，第二个点位置的光线没有到达，第一个点被照射，而第二个点不被照射，自然不会产生艾里斑影响第一个点在硅片上的成像，前者艾里斑的中心点位置就是点的准确位置。接下来，第二个点位置的光线到达，第一个点位置的光线没有到达，第一个点不被照射，而第二个点被照射，这个时候第一个点同样不会干扰对第二个点的成像。我们以这种“以时间换空间”的设计，巧妙地绕开了阿贝极限的束缚，将光刻机的分辨率大大提高。这个方法本专利技术中称其为单原子定位光刻。
7、实现单原子定位光刻，光子之间距离均匀的光源是其核心，在本专利技术中称其为单原子定位光子存储，其核心是光存储。如果任意2个光子之间的距离大于无干扰距离(通常正比于1个光子波长)，光子之间就不会有衍射干扰。我们的目的是让任意2个光子之间，其距离大于无干扰距离。为了实现这个目的，本专利技术借鉴了光存储的核心思想，创造性地类比应用到光刻机领域。光存储有很多种实现方案，我们以电磁感应透明(electromagneticallyinduced transparency,简称eit)为实施示例，介质可以选择稀土掺杂晶体，如掺镨硅酸钇晶体(pr3+:y2sio5)，也可选择纯稀土化合物晶体单晶，如eucl3.6h2o(氯化铕六水合物)。一束信号光，其频率对应于介质的吸收跃迁频率，当其单独入射介质，由于介质对该频率的强烈共振吸收，信号光不能通过介质。另一束强控制光(也称为耦合光)，与信号光组成一个三能级原子系统，当强控制光存在时，强控制光场导致量子相干干涉，信号光几乎不被吸收通过介质，即出现电磁感应透明(eit)，介质的折射率发生急剧变化，因而导致信号光的群速度减慢；绝热地关闭强控制光，光的群速度减慢为0，即光在介质中停止，这时信号光就被存储到介质中，也称为信号光写入，介质的存储时间决定了信号光可以在介质中无失真保存的时间上限。在存储时间内，重新打开强控制光，存储在介质中的信号光又重新复现，也称为信号光读出。电磁感应透明(eit)使得光在介质中的传播群速度变慢，离开介质后，光子在传播方向上的间隔变大，因为信号光的光子在介质中的存储位置就是介质中的原子位置，对于稀土掺杂晶体，可以选择合适的稀土掺杂晶体的掺杂浓度，让离开介质后光子之间的空间距离大于无干扰距离，光子之间不会再有衍射干扰。只需要控制好掺杂工艺，让稀土元素原子之间分布均匀，上述的目标就可达到。对晶体介质，晶体中原子的分布完美，形成有序排布的物质，所以光存储介质优选为单体或者化合物晶体，是获得好效果的关键。光刻机曝光的光线就是上述的信号光，经过这样“写入介质”到“从介质读出”的流程后，光源任意2个光子之间的距离大于无干扰距离，再输送到晶圆进行曝光，光刻机的分辨率就可以大大提高了。
8、下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.改进的一种提高光刻机分辨率的方法，包括激光器和光慢光或者光存储单元，其特征在于，光刻机曝光的光线经过处理后，离开介质后光子之间的空间距离大于无干扰距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于用特征“光刻机曝光的光线，在介质中的存储复原为光线后，在介质中的传播群速度比离开介质后的传播速度要慢，离开介质后光子之间的空间距离扩大到大于无干扰距离”代替特征“光刻机曝光的光线经过处理后，离开介质后光子之间的空间距离大于无干扰距离”。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于用特征“光刻机曝光的光线在光存储单元的介质中的存储，调整光子之间的空间距离”代替特征“光刻机曝光的光线经过处理后，离开介质后光子之间的空间距离大于无干扰距离”。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于用特征“光刻机曝光的频率对应于光慢光或者光存储单元的介质的吸收频率”代替特征“光刻机曝光的光线经过处理后，离开介质后光子之间的空间距离大于无干扰距离”。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于用特征“光刻机的光存储介质为单体或者化合物晶体，材料优选为稀土元素”代替特
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于用特征“光刻机光源的相邻位置光子之间产生了梯度化的延迟，相邻位置光子之间的空间距离扩大到大于无干扰距离”代替特征“光刻机曝光的光线经过处理后，离开介质后光子之间的空间距离大于无干扰距离”。
7.根据权利要求1所述的方法，所述的光慢光或者光存储单元，其特征为以下特征的部分或者全部的任意组合：
8.根据权利要求6所述的方法，所述的光慢光或者光存储单元，其特征为以下特征的部分或者全部的任意组合：
9.根据权利要求1或者6所述的方法，所述的光慢光或者光存储单元，其特征为以下特征的部分或者全部的任意组合：
10.一种芯片，其特征在于，所述芯片是包含权利要求1～9项的任意部分组合或者全部方法制备得到的。
...【技术特征摘要】
1.改进的一种提高光刻机分辨率的方法，包括激光器和光慢光或者光存储单元，其特征在于，光刻机曝光的光线经过处理后，离开介质后光子之间的空间距离大于无干扰距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于用特征“光刻机曝光的光线，在介质中的存储复原为光线后，在介质中的传播群速度比离开介质后的传播速度要慢，离开介质后光子之间的空间距离扩大到大于无干扰距离”代替特征“光刻机曝光的光线经过处理后，离开介质后光子之间的空间距离大于无干扰距离”。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于用特征“光刻机曝光的光线在光存储单元的介质中的存储，调整光子之间的空间距离”代替特征“光刻机曝光的光线经过处理后，离开介质后光子之间的空间距离大于无干扰距离”。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于用特征“光刻机曝光的频率对应于光慢光或者光存储单元的介质的吸收频率”代替特征“光刻机曝光的光线经过处理后，离开介质后光子之间的空间距离大于无干扰距离”。
5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：冼剑光，
申请(专利权)人：吉通科技广州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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