[发明专利]一种具有反射式光学系统的亚波长光刻方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及在器件，例如集成电路(IC)制造时使用的光刻方法和系统。更准确地说，本发明涉及使用反射式光学系统来实现亚波长光刻的方法和系统，属于微电子、微细加工、光刻技术领域。

背景技术

光刻为用以在基底表面上建立各个特征的一种处理方法。基底可以在包含平面显示器、电路板、各种集成电路、打印头、微/纳米流体装置等的制造中使用。例如，半导体晶片可以作为一种基底，在上面制造集成电路。

涉及光刻分辨率的熟知的参数，是临界尺寸CD。当用给定技术制造半导体装置和集成电路时，CD是能够形成的最小几何特性的大小，临界尺寸的大小与工艺因子、曝光波长、投影物镜数值孔径有关。本领域技术人员均知，业界一直是通过缩小曝光波长、增大数值孔径和降低工艺因子这一思路来提高光刻分辨率，即降低CD。迄今为止，最先进的液浸ArF曝光设备已能生产40nm器件，但是当图形特征尺寸小于40nm时，光学光刻将面临巨大的挑战，随着曝光光源波长的不断减短，光学透镜材料的选择变得越来越困难，几乎到了阻碍新品研发的地步。另外，还会遇到诸如新光源设计制造、新抗蚀剂研制、工艺难度加大、设备价格昂贵等一系列问题。在进入纳米尺度之后，掩模成本在整个光刻成本中所占份额也在不断攀升，掩模制作难度加大，成本直线上升，掩摸的价格为几十万到几百万美元不等。

除了上述工业界使用的DUV光学光刻以外，其他光刻技术还有极紫外光学光刻、电子束投影光刻、X射线光刻、离子束投影光刻技术、纳米压印技术等。但由于设备昂贵、效率低、和现有工艺不兼容等原因，限制了仪器的使用范围。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：为克服上述光刻方法的不足，提供一种高分辨率、低成本的具有反射式光学系统的亚波长光刻方法和系统，实现亚波长光刻。

本发明的技术方案是：具有反射式光学系统的亚波长光刻方法，其特征在于步骤如下：

(1)将光源发出的光束分为两路；

(2)在步骤(1)所述的两光路中分别放置M、N个分光镜，形成共计M+N束光，在每一束光的光路上放置有可调反射镜，该可调反射镜装有调节装置，通过调整可调反射镜使所有M+N束光实现会聚，调整各束光的参数使M+N束光在会聚处发生干涉；

(3)在M+N束光的会聚处，放置基底，实现曝光；

(4)曝光之后，通过后续处理得到需要的光刻图形。

上述步骤(1)所述的光分束之前，进行功率控制，以调节光束能量的大小。

通过调整步骤(2)所述M+N束光的参数，使之满足干涉条件：频率相等、位相差稳定且有相互平行的振动分量。

步骤(2)所述参与干涉的光束数目M+N大于或等于8。

步骤(2)所述干涉的花样中心亮斑直径小于所使用光源的波长。

步骤(3)中所述的基底放置在三维运动工件台上，通过控制工件台的运动或按掩模上的图案，来实现图形的曝光

上述步骤(4)所述的后续处理包括：后烘、显影、刻蚀、去胶等步骤。

一种具有反射式光学系统的亚波长光刻系统，其特征在于：包括激光器、光分束装置、反射式光学系统、图形发生器或掩模、涂有光敏材料的基片、工件台，激光器光源发出的光束被光分束装置先被分成两路，第一路光又被分为M束，第二路光被分为N束，M+N束光进入反射式光学系统，在反射式光学系统中多次反射后实现汇聚，所有的M+N束光以锥状光束投射到最终聚焦区域，干涉花样的中心光斑直径小于波长，此时，利用此光斑即可对在工件台焦面处放置的涂有光敏材料的基片，按图形发生器产生的图形或掩模上的图形进行光刻。

在所述的激光器和光分束器之间加激光能量调节装置，便于调节激光功率。

所述的反射式光学系统包括一组环状分布的反射镜和系列固定反射镜，从光分束装置来的光先入射到固定反射镜上，继而反射到环状分布中继反射镜组中的一块中继反射镜上，最后通过另一固定反射镜后，至最终会聚区域。

所述的光分束装置包括两部分，第一部分为一半反半透分束镜，用以将从光源来的光分为两路；第二部分包括M+N个分束镜，第一路通过M个分光镜，得到M束能量均等的光；第二路通过N个分光镜头，得到N束能量均等的光。

所述的M+N为偶数，则M＝N，M+N为奇数则，M-N＝1。

所述的中继续反射镜带有调节装置，为可调。

所述的工件台是X、Y、Z三维精密可调扫描工件台。