[实用新型]一种通过对高斯光斑检测定位的均匀光刻系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种通过对高斯光斑采用电荷耦合元件(CCD)检测、移相定位的均匀光刻系统，具体涉及一种基于激光干涉光刻系统实现对曝光光斑条纹周期的检测定位。

技术背景

半导体工业始终朝着在更大尺寸基片上生产密集度更高的器件这一目标持续地发展。现行的光刻技术一般是通过缩短曝光波长和增大光刻系统的数值孔径两个手段来提高光刻分辨率。经过过去十几年的努力，再加上相移掩模、离轴照明、邻近效应校正等光刻分辨率增强光刻技术，无论是在分辨率的提高和焦深的增大两方面都取得了很好的成绩。但是，由于投影光学系统固有的光学特性，光刻系统的曝光视场不可能做得很大，加上曝光波长的缩短和数值孔径的增大都使焦深受到了限制。基于粒子聚焦的光刻，无论离子束光刻还是电子束光刻，尽管有足够的分辨率，并且通过平台的移动可以将曝光视场做得相对较大，然而，其缓慢的速度限制了在低成本的大批量生产制造过程中的应用。显然，先进微电子和光电子器件的生产不仅仅需要具有高分辨率的光刻技术，还需要能够很容易地在大视场范围内产生深亚微米精细图形的光刻技术。

激光干涉光刻系统的原理是利用两束或多束激光干涉产生的周期或准周期干涉图形的能量分布和光刻材料相互作用来制造表面微纳米结构。它是一种不需要掩模的制造周期或准周期图形的光刻技术。对这些周期性图形的干涉曝光，在与半导体器件结构平面垂直的方向上，焦深可以认为是无限大的。等强度干涉产生的非常高的对比度，又允许有相当大的曝光量宽容度，与抗蚀剂曝光显影过程的固有的非线性特性相结合，可以制造比波长小得多的结构。该技术不需要昂贵的光学投影系统，一个亚波长的空间周期以及没有复杂曲面光学元件的简单的光学系统。作为等强度两束光干涉的空间像图形非常高对比度的结果，容易获得近于λ/4的临界尺寸。

激光干涉光刻技术用两束或多束相干激光束的干涉图形对光刻材料曝光，以产生纳米结构图形。可采用一次曝光和多次曝光产生光栅、孔阵、点阵、柱阵等周期图形，图形周期可通过改变相干光束夹角或多次曝光实现插补。在激光干涉光刻技术应用中，经常需要均匀微纳米表面结构。因此，为了保证光刻图形的均匀性需要对相移进行精确的控制。

目前的CCD较小的像元大小约为2微米，研究结果表明一个干涉条纹周期至少包含9个以上的像素在CCD上才能够得出图像，所以加入20倍扩束镜就能在结果显示模块中显示纳米级条纹的图像。而现有的移相方法通常在垂直往返的光路中用PZT实现位移，也可用空间光调制器(SLM)或声光调制器(AOM)进行相移操作。但声光调制器对光斑进行调制后，通常光斑质量会发生改变，产生椭圆光斑。而空间光调制器的造价过高，能够产生调制的面积较小。因此，目前使用的方法与系统均都不能直接用于激光干涉光刻系统中实现图形的定位。为了保证两束光的干涉条纹定位的精确性和灵活性，本实用新型涉及一种通过对高斯光斑采用电荷耦合元件(CCD)检测、移相定位的均匀光刻系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种在曝光同时能对曝光图像进行检测，并反馈信号处理模块控制移动平台及压电陶瓷(PZT)实现均匀叠加式移动的系统。

本实用新型的目的通过以下技术措施实现：

一种通过对高斯光斑采用CCD检测、移相定位的均匀光刻系统，包括激光干涉及检测模块、微位移模块、信号处理模块、结果显示模块和带有悬臂梁的二维位移平台；激光干涉及检测模块固定于二维位移平台的悬臂梁上，随着悬臂梁在二维位移平台上移动，所述微位移模块一端与PZT连接，控制粘附与PZT上的反射镜改变光程实现光斑微位移，另一端与信号处理模块连接；所述信号处理模块同时还分别与激光干涉及检测模块中的CCD连接获取光斑干涉条纹图，与结果显示模块连接向其传输信号处理结果，与二维位移平台自带的位移检测模块连接获得平台移动误差用于处理。当两束相干激光以15-75度角干涉与基底之上发生干涉刻蚀，系统既能对曝光条纹进行实时检测，并通过光斑检测模块检测与基底上共轭的一组干涉条纹信息，得出当前图像的周期、位相等信息传输给信号处理模块，经过运算之后处理器控制平台移动整数倍周期的距离。但是由于移动平台有一定的重复定位精度误差，通过平台自身所携带的激光干涉检测系统测出目标的期望值与实际值之间的距离，通过控制由电压源、位移驱动器和反射镜组成的移相定位系统使光路光程发生细微改变，弥补光斑位移在单个周期内的误差，控制条纹的波峰与波峰之间的叠加，从而实现干涉图形在整体面积上的相位移动及定位。