一种干涉曝光装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种干涉曝光装置，包括：一光源，用于提供曝光光束；一干涉头，用于将所述曝光光束形成至少两束干涉光束并会聚于基底表面形成一干涉曝光图形，所述干涉头沿垂向做一维运动；一运动承载单元，用于提供所述基底至少三自由度运动；一测量单元，用于获得所述干涉头坐标系与所述运动承载单元坐标系的夹角，以便在对所述基底曝光之前依据所述测量单元的测量结果对所述运动承载单元的曝光位置进行调整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体装备制造
，尤其涉及一种应用于大范围周期图形加工的干涉曝光装置及方法。
技术介绍
干涉 光刻技术利用光的干涉和衍射特性，通过特定的光束组合方式，对干涉场内的光强分布进行调制，并用感光材料记录下来，产生光刻图形。干涉光刻兼具高分辨率(可以相对容易地达到曝光波长的1/4)、大焦深(接近光源的相干长度)的优点，可用于几十纳米 几个微米尺寸的周期性图形加工。目前，大范围周期性图形结构，如超长光栅、图形化蓝宝石衬底、光子晶体、太阳能吸收器、FED(Field Emmition Display)等,都需要在2英寸 6英寸的衬底上,制造均勻密布的周期性结构。这些结构不仅包含一维结构，还有二维结构。如何保证这些特征图形在较大面积的衬底上做到均匀分布(即很高的拼接精度)是一个很关键的技术问题。现有技术的解决方案之一是美国专利US6285817提出了一种基于球面波的多光束干涉光刻技术方案，该方案使用若干个放置在离待曝光衬底很远处的点光源，产生扩散球面波，以一定传播角度会聚在涂胶衬底之上，形成大面积的干涉图形。由于球面波本身具有波前畸变，因此会导致衬底中心和边缘处图形分布不均匀。现有技术的解决方案之二是美国专利US7561252中提出了 “Scan BeamInterference Lithography (SBIL) ” 的概念,称为 Doppler Writing。使用该方法，可在最大为12英寸的衬底上制造超长光栅，线宽可达lOOnm，同时具有很好的均匀性，但该方法的局限在于结构复杂，且无法应用于二维图形的加工。现有技术的解决方案之三是美国专利US6882477及文献《使用塔尔博特冷静干涉仪实现 193nm 浸没式光刻》Proc. SPIE 5377, ^ Immersion micro lithography atl93 nmwith a Talbot prisminterferometer中公开了基于平面波的Talbot干涉曝光方案,相对球面波，平面波的波前畸变要小得多，但如果曝光场过大的话，各光学元件、环境介质引起的位相误差将对曝光图形均匀性产生影响。通过减小单个曝光场面积，采用逐场曝光的方式，可减小这一影响，但会带来另外的问题因为干涉曝光图形的方向与运动承载单元的运动方向不一致(如图I)，从而将导致图形产生拼接问题，如图2所示。综上所述，现有技术中出现了不同的基于光束干涉的光刻技术，但是都具有一个至关重要的技术问题有待突破，即如何解决应用于大范围的微纳米周期图形加工的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供，能够实现大面积高均匀性的图形拼接，且兼容于多种类别的周期性图形结构。为实现上述专利技术目的，本专利技术公开一种干涉曝光装置，包括—光源，用于提供曝光光束；一干涉头，用于将该曝光光束形成至少两束干涉光束并会聚于基底表面形成一干涉曝光图形，所述干涉头沿垂向做一维运动；一运动承载单元，用于承载所述基底，并提供所述基底至少三自由度运动；一测量单元，用于获得该干涉头坐标系与该运动承载单元坐标系的夹角，以便在所述基底曝光前依据所述测量单元的测量结果对所述运动承载单元的曝光位置进行调整。更进一步地，该干涉头包括至少两组闪耀光栅和至少两个测量单元识别标记。该干涉头包括三组正六边型光栅，该光栅之间呈120度排列。该干涉头包括两组距型光栅，该光栅平行排列。该干涉曝光装置还包括一匀光准直单元，该匀光准直单元用以将光源出射光束均匀准直。该运动承载单元包括一运动承载单元。该运动承载单元还包括一激光干涉仪。该运动承载单元上包括一运动承载单元标记。该运动承载单元与该基底之间还放置一光阑。该匀光准直单元与该干涉头之间还包括一反射镜。干涉头可替换。干涉头的光栅区域与曝光场形状相同。本专利技术同时公开一种干涉曝光方法，其特征在于，包括加载干涉头，及加载待曝光基底于运动承载单元上；利用一测量单元测得所述干涉头坐标系与所述运动承载单元坐标系之间的夹角；以及根据所述夹角及设定的曝光场位置更新所述运动承载单元的曝光位置；将所述运动承载单元运动至所述更新后的曝光位置；以及将光源发出的光束经所述干涉头形成的至少两束干涉光束会聚于所述基底表面，逐场曝光所述基底。 更进一步地，该运动承载单元的曝光位置使用的计算公式为 M = Tcos ^cs -Sin^csTx0'= SinMlrzcs cos RR1^cs y0 ’ *— —1 L.v ■其中RRwzes为干涉仪坐标系与与运动承载单元坐标系之间的夹角。本专利技术还公开一种用于步进干涉曝光的对准装置，其特征在于所述对准装置包括至少2个测量单元，安装在干涉头上方；所述对准装置通过调整成像焦距以探测干涉头上的标记，以及运动承载单元上的标记。本专利技术还公开一种用于大范围周期性基底加工的干涉曝光对准方法，其特征在于通过离线测校，确定第一、第二测量单元坐标系与运动承载单元零位坐标系之间的转换关系及第一、第二测量单元坐标系自身的非正交、畸变；新目标位置，将运动承载单元上的标记分别移动至第一、第二测量单元坐标系中目标位置对应的参考位置，获取该标记在测量单元中的像素位置，这两个位置作为新的目标位置；设备常数中获取干涉头上第一、第二标记的位置；由测量单元分别获取第一、第二干涉头标记的像素位置；分别计算当前像素位置与目标位置的偏移量；获取第一、第二测量单元坐标系与运动承载单元零位坐标系之间的转换参数，以及第一、第二测量单元坐标系与运动承载单元零位坐标系之间的转换参数；将当前像素位置与目标位置的偏移量转换到运动承载单元零位坐标系中；获取运动承载单元零位坐标系中干涉头对准标记的对准参考位置；计算当前干涉头对准标记在运动承载单元零位坐标系中的实际位置；求解对准模型，求得干涉头相对运动承载单元零位坐标系的旋转量RRwzes;修正运动承载单兀步进的设定位置权利要求1.一种干涉曝光装置，其特征在于，包括 一光源，用于提供曝光光束； 一干涉头，用于将所述曝光光束形成至少两束干涉光束并会聚于基底表面形成一干涉曝光图形，所述干涉头沿垂向做一维运动； 一运动承载单元，用于承载所述基底，并提供所述基底至少三自由度运动； 一测量单元，用于获得所述干涉头坐标系与所述运动承载单元坐标系的夹角，以便在所述基底曝光前依据所述测量单元的测量结果对所述运动承载单元的曝光位置进行调整。2.如权利要求I所述的干涉曝光装置，其特征在于，所述干涉头包括至少两组光栅且光栅周期及位置能够与待曝光的图形周期及分布特征相一致和至少两个测量单元识别标记。3.如权利要求2所述的干涉曝光装置，其特征在于，所述干涉头包括三组正六边型光栅，所述正六边型光栅栅线之间呈120度排列，以在所述基底上形成六边形分布的密集孔阵列。4.如权利要求2所述的干涉曝光装置，其特征在于，所述干涉头包括两组矩型光栅，所述光栅平行排列，且光栅栅线之间互相平行，以在所述基底上形成密集线结构。5.如权利要求I所述的干涉曝光装置，其特征在于，所述干涉曝光装置还包括一匀光准直单元，所述匀光准直单元用以将所述光源出射的曝光光束均匀准直。6.如权利要求I所述的干涉曝光装置，其特征在于，所述运动承载单元上包括一运动承载单元标记。7.如权利要求I所述的干涉曝光装置，其特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干涉曝光装置，其特征在于，包括：一光源，用于提供曝光光束；一干涉头，用于将所述曝光光束形成至少两束干涉光束并会聚于基底表面形成一干涉曝光图形，所述干涉头沿垂向做一维运动；一运动承载单元，用于承载所述基底，并提供所述基底至少三自由度运动；一测量单元，用于获得所述干涉头坐标系与所述运动承载单元坐标系的夹角，以便在所述基底曝光前依据所述测量单元的测量结果对所述运动承载单元的曝光位置进行调整。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许琦欣，王帆，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：