[发明专利]一种基于白光干涉间隙检测和超精密对准套刻技术的分离式近场微纳光刻方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于白光干涉间隙检测和超精密对准套刻技术的分离式近场微纳光刻方法和装置，该方法可实现大面积分离式曝光和超精密对准套刻，该装置包括超精密环控系统、主动隔振平台、支撑框架、紫外曝光光源、光刻镜头模块、间隙检测系统、对准模块、承片台模块和控制系统。该装置通过白光干涉光谱测量技术，可实现纳米量级的在线间隙检测和调平，从而实现分离式曝光；通过对准模块和控制系统，可实现超精密对准套刻技术。

技术领域

本发明涉及近场微纳光刻加工技术领域，更具体地，涉及一种基于白光干涉精密间隙检测和超精密对准套刻技术的分离式近场微纳光刻方法和装置，可实现分离式超分辨微纳光刻。

背景技术

随着IC产业的高速发展，电子产品集成电路小型化以及存储密度越来越高，因此迫切需要研制出具有高效、低成本、大面积、可控性好的加工技术和装备。目前，在传统微细加工技术路线中，以激光直写、接近接触紫外光刻、反应离子束刻蚀等为代表的微米尺度加工设备，已经在研究单位广泛使用，纳米尺度分辨力的电子束直写、聚焦离子束设备，也已进入到科研单位加工平台体系。由于具有复杂和昂贵的光源系统、高数值孔径投影物镜系统，传统纳米尺度分辨力的光刻设备价格高昂，是阻碍其进入实验室的主要原因。因此，针对几百纳米到几十纳米量级结构的加工需求，目前科研人员不得不依赖于电子束直写和聚焦离子束直写设备。二者虽然具有高分辨加工能力，但加工效率极低、加工成本极其高昂。

表面等离子体(Surface Plasmon,SP)共振干涉光刻技术是近年来发展的一种大面积、低成本、应用广泛的微纳加工方法，以突破衍射极限，提高光刻分辨力。但该技术作为近场光刻模式，存在工作距短的不足，在曝光时通常需要通过吹气加压和真空吸紧等方式，以保证工作距。且该工艺模式极易污染基片，破坏掩模图形，甚至损坏掩模，限制了掩膜的重复利用，从而严重影响了曝光质量和效率，增加了曝光成本。通过离轴SP激发照明方式可以使光刻工作距提高到百纳米量级，但是如何精确检测和控制间隙，保证光刻效果的稳定可靠成为了新的技术难题。目前，光学干涉法是测量两个平板之间间隙最有效的方法之一，其具有检测速度快、灵敏度和精度高等特点，可以用于纳米和微米尺度的间隙检测。

本发明是一种近场微纳光刻方法和装置。该装置通过白光干涉光谱测量技术，可实现纳米量级的在线间隙检测和调平，从而实现分离式曝光，有效地保护了掩模版和基片；通过双频激光干涉仪、精密位移台、纳米位移台、对准模块和间隙检测模块进行反馈控制，实现了超精密套刻对准和步进光刻功能。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：克服现有近场光刻方法中，在接触式曝光模式下，掩模版使用寿命短、掩模版和基片接触后产生的横向位移大、对准精度低等不足之处，提供一种基于白光干涉间隙检测和超精密对准套刻技术的分离式近场微纳光刻方法和装置，该方法通过双频激光干涉仪、精密位移台、纳米位移台、间隙检测系统和对准模块进行闭环反馈控制，实现了分离式曝光和超精密对准套刻功能。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种基于白光干涉间隙检测和超精密对准套刻技术的分离式近场微纳光刻装置，该装置包括超精密环控系统、主动隔振平台、大理石平板、支撑框架、主基板、紫外曝光光源、光刻镜头模块、间隙检测系统、对准模块、承片台模块和控制系统，主动隔振平台、大理石平板、支撑框架、主基板、紫外曝光光源、光刻镜头模块、间隙检测系统、对准模块和承片台模块安装在超精密环控系统罩壳内，主动隔振平台安装在减振地基上，大理石平板安装在主动隔振平台上，支撑框架和承片台模块安装在大理石平板上，主基板安装在支撑框架上，紫外曝光光源、光刻镜头模块、间隙检测系统、对准模块安装在主基板上，控制系统安装在超精密环控系统罩壳外；光刻镜头模块安装在主基板的中心沉槽内，光刻镜头模块中安装有掩模版，掩模版上加工有光刻图形区、对准图形区和间隙检测窗口区，其中，光刻图形区位于掩模版上高度为h的凸台上。