[发明专利]一种超分辨i线光刻装置

说明书

技术领域

本发明属于纳米结构加工领域，涉及一种带有自净化空气过滤系统的超分辨i线光刻装置。

技术背景

光刻装置是一种用于微细结构复制加工的高精密设备。随着半导体电子工业的不断发展，芯片上加工图形的集成度也越来越高。传统的光刻装置由于存在衍射极限的限制，要想提高其光刻分辨率就必须提高光刻的数值孔径或采用波长更短的光刻光源。浸没式光刻装置和极紫外光刻装置都能实现100纳米以下光刻分辨率要求，但是它们都有着极为苛刻的技术要求，因此也有着昂贵的价格，很难得到普及。超分辨光刻技术是近几年发展起来的一种新型的光刻技术，它利用结构图形表面激发的倏逝波来对光刻胶进行感光的，由于倏逝波波长比照明光波长要短得多，所以能突破传统光刻存在衍射极限的问题，实现远小于波长的超分辨光刻分辨率。但由于倏逝波传播的距离很短(一百个纳米以下)，这就要求掩膜和基片必须紧密贴合(小于几十个纳米)，这需要特殊的精密机械装置实现，对掩模和基片的表面平整度也有很高要求。另外，纳米级结构图形光刻对光刻环境要求很高，空气中的很小颗粒的尘埃也会对光刻图形质量有很大影响，需要对光刻空气环境高效净化处理。现有i线或g线投影光刻装置，掩模与基片分离，无法利用倏逝波进行光刻胶感光，其分辨力一般在五百纳米以上，且需要放置在超净室内工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足和传统光刻设备中的分辨力限制，提供一种能够实现掩膜与基片完全贴合，具有自净化式高效空气净化系统、可突破百纳米分辨力的超分辨i线光刻装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种超分辨i线光刻装置，包括对准系统，基片台系统以及隔振系统，其特征在于：还包括分离式曝光系统，自净化空气过滤系统和气控弹性掩膜变形系统；

所述的气控弹性掩膜变形系统包括微型气泵，微型真空泵，掩膜吸附架，螺旋微调结构，自调平机构，弹性掩膜，基片，基片台；微型真空泵工作，将弹性掩膜周边真空，从而掩模被吸附于掩膜吸附架上；通过掩膜吸附架上的螺旋微调结构调整好弹性掩膜下表面与微调结构下表面之间的间隙，约45-50微米；调整基片台，将基片升起，通过自调平机构使基片与螺旋微调结构下表面贴合；这样基片上表面与弹性掩膜下表面之间的间隙就等于之前调好的距离；避免了基片与弹性掩膜直接接触由于接触力过大对弹性掩膜造成的破坏，通过微型气泵调整掩膜吸附架内部气压，使弹性掩膜发生弹性变形，达到掩膜与基片的完全贴合。

所述的分离式曝光系统包括了光源部分和匀光照明系统部分，光源采用i线汞灯光源；它们之间用光纤实现光能传输。首先将汞灯光源放置在椭球镜一个焦点上，利用椭球镜将汞灯光能集中到另一个焦点上；焦点位置上放置冷光反射镜，反射光通过光纤输送到光刻装置内部匀光照明系统部分；通过准直物镜，光栏，紫外窄带滤光片，蝇眼积分透镜，第一场镜，反射镜，第二场镜作用后，出射光即为光刻所需的均匀照明。

所述的自净化空气过滤系统包括空气过滤器、进风口、光刻装置工作区内部、光刻装置壳体、出风口；自带的空气过滤器包含了初效，中效，高效以及超高效过滤网，进风风量控制器；外部空气经过多级过滤器过滤后经过壳体顶部的进风口送入光刻装置工作区内部，光刻装置壳体的底部出风口将壳体内部空气排出，调整进风量和出风量，使壳体内部始终保持正压，这样外部未被净化的空气就无法进入壳体，通过不断的空气循环就能使光刻装置壳体内部环境达到很高的技术指标。

所述的气控弹性掩膜变形系统中的所述掩膜吸附架采用中空结构，所述微型真空泵吸附所述弹性掩膜周边部分，所述微型气泵来控制所述掩膜吸附架内部气压变化，使所述弹性掩膜中心部分发生弹性变形，所述螺旋微调结构进行距离调整。

本发明与现有光刻装置相比所具有的优点是：

1、本发明的光刻装置通过采用超薄的弹性掩膜，通过控制弹性掩膜的变形来实现掩膜与基片的紧密贴合。这样很好地克服了由于基片或者掩膜表面本身的不平整带来的贴合不紧密或者只能实现部分紧密贴合的问题，为大面积超分辨光刻的实现找到了很好的解决途径；

2、采用超分辨的倏逝波光刻技术，分辨力突破波长限制。在i线汞灯光源照明下，波长365纳米，由于掩模图形与基片紧密贴合，携带超分辨信息但作用距离很短的倏逝波成份可以参与光刻，分辨力可突破100纳米。

3、本发明的光刻装置通过精密螺旋机构和自适应调平机构保证了掩膜与基片之间相互平行关系，并且可以精密控制掩膜与基片之间的距离，有效避免了操作过程中可能对超薄弹性掩膜造成的损坏。