[发明专利]投影式斜坡曝光光刻机装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻领域，尤其涉及投影式斜坡曝光光刻机装置及方法。

背景技术

在微机电系统MEMS的加工工艺中，表向硅工艺是采用与集成电路工艺相似的表向加工手段，以单晶硅或多晶硅薄膜来制作机械结构。采用的工艺方法包括外延、渗杂、溅射、化学气相沉积、光刻、氧化等。该方法缺点是立体结构不如前两种强。但优点是沿用许多IC工艺，工艺成熟，产率高成本低。因此表面硅技术是最容易产业化的技术。

采用表面硅工艺时候，典型的一道程序为光刻。为了能够加工各种复杂的立体结构，工艺上对传统的IC光刻提出了更多的要求，包括大焦深、斜面曝光、斜坡曝光等等。大焦深方便加工高深宽比的器件，斜面曝光可以加工倾斜的立体结构，斜坡曝光则可以在斜坡上加工器件，节约面积。对于斜面曝光，采用传统的Mask Aligner的接触式或接近式曝光即可，只需要倾斜掩模和基底，或倾斜平行照明光即可实现(如美国专利US2007/0003839A1中所公开的)(图1)。对于大焦深，可以在投影光刻机上减小物镜NA和增大CD实现。但是，对于斜坡曝光(图2)，传统上采用激光在坡度上加工，精度不高，或者采用X射线、电子束或离子束刻蚀(如“激光刻蚀技术的应用”，南开大学王宏杰等，红外与激光工程，2004年10月，33卷第5期；“电子束曝光微纳加工技术”，出版社：北京工大，ISBN：9787563913008，出版日期：2004-07-01；以及“Focused Ion Beam fabrication of large and complex nanopatterns”，O.Wilhelmi，L.Roussel，P.Anzalone，D.J.Stokes，P.Faber，S.Reyntjens，FEI Company，PO Box 80066，5600KA Eindhoven，The Netherlands；等)，或LIGA方法，成本高，产率很低，严重影响产业化。因为坡度高度常常高达几百微米，Mask Aligner的衍射效应难以消除，所以难以用接近式曝光实现；而对于传统的投影式光刻机，因为坡度较大(～0.01rad-1rad)，工件台掩模台难以倾斜如此大的角度，所以也难以实现，另外，有US6866976B2的专利采用改变剂量分布和掩模标记分布的方法来实现斜坡曝光，该方法操作十分困难。

针对传统光刻机难以实现斜坡曝光的缺点，本发明提出的投影式光刻机利用色差引起焦面变化的特点，用不同频率的光给斜坡不同高度的标记曝光，实现斜坡曝光，从而利用斜坡做一部分结构，节约基底面积，使得MEMS器件体积更小，而且产率更高。

发明内容

本发明提出的投影式斜坡曝光光刻机装置，沿光传播方向依序包括：

照明系统，用以出射具有宽带光谱的光束；

掩模，该掩模上形成有多数组标记图案；

物镜，以及

基底，该基底具有斜坡；

其特征在于，在该掩模和该照明系统之间设有滤波系统，该宽光谱的光束经该滤波系统后出射具有不同的波长的光束分别照射该掩模上的不同位置，该不同波长的光经该掩模衍射后经过该物镜会聚至该基底的斜坡的不同的高度，以在该斜坡表面形成斜坡状的空间像。

其中，该滤波系统为渐变滤色片。

其中，该掩模上形成有四组互不相同且间隔一定距离的标记图案，该四组标记图案分别成像至该斜坡的不同的高度上。

其中，该物镜的放大倍率为1X，该基底的斜坡结构的斜坡角度为30度，斜坡高度为500um，该四组标记图案之间的距离为100um，该四组标记图案中的每一组标记图案内的标记图案之间的距离为50um。

其中，该照明系统包括具有宽带光谱的光源及照明镜组。

其中，该滤波系统为一色散系统。

其中，该照明系统包括具有宽带光谱的光源、可变狭缝及照明镜组。

其中，还包括用于承载该掩模的掩模台。

其中，还包括用于承载该基底的工件台。

其中，还包括装配于该工件台的空间传感器。

本发明还提供了一种利用上述光刻机装置进行斜坡曝光的方法，具体步骤如下：

(1)于掩模的同一区域上形成多数组标记图案；

(2)上载该掩模、基底和滤波系统；

(3)测量斜坡空间像；

(4)移动该基底，进行斜坡曝光；

(5)下载该基底。

相比传统的激光、X射线、电子束、离子束等直写式方法，本方法具有成本低、产率高等一系列优点。

附图说明