[发明专利]一种干涉曝光系统及其曝光方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及光刻曝光领域，特别涉及干涉曝光技术。

背景技术

干涉光刻技术利用光的干涉和衍射特性，通过特定的光束组合方式，对干涉场内的光强分布进行调制，并用感光材料记录下来，产生光刻图形。

干涉光刻具有高分辨率的优点，即可以相对容易地达到曝光波长的1/4，还具有大焦深的优点，即接近光源的相干波长。因此，干涉光刻可用于几十纳米至几个微米尺寸的周期性图形加工。

美国专利US6285817提出了一种基于球面波的多光束干涉光刻技术方案，使用若干个放置在离待曝光衬底很远处的点光源，产生扩散球面波，以一定传播角度会聚在涂胶衬底之上，形成大面积的干涉图形。美国专利US6882477及参考文献“Immersion microlithography at 193 nm with a Talbot prism interferometer”（Proc. SPIE 5377）中公开了基于平面波的Talbot干涉曝光方案，也能够得到一维或二维的干涉图形。

目前，二维周期性图形阵列在图形化蓝宝石衬底(Patterned Sapphire Substrate, PSS)、光子晶体、场发射显示器FED（Field Emission Display）等领域有重要的应用价值。在这些应用场景中，都需要在一定大小的衬底上，制造呈正四边形或正六边形均匀密布的二维周期性结构，如图1所示。

参见图2和图3所示，利用多光束干涉形成二维周期性结构时，对应的二维图形(如图1中的圆)位于干涉加强的位置。这就意味着，可以通过干涉曝光的方式，在正光刻胶上形成周期性的密集孔，在负光刻胶上形成周期性的密集柱结构。传统投影光刻可以通过改变掩模图形，在不同的光刻胶上任意生成孔和柱的结构，与此相比，干涉光刻在这方面欠缺灵活性。

对于某些应用场景，如图形化蓝宝石衬底PSS，其一般工艺需要在正光刻胶上形成密集柱的图形，而负光刻胶的分辨率不如正光刻胶，这对干涉光刻的高分辨率是一种限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在正负光刻胶上灵活生成孔或柱图形。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种干涉曝光系统，用于对涂有光刻胶的基底曝光，包括：

分束装置， 入射光通过所述分束装置分成至少两束光束，对应形成至少两个干涉臂；

其特征在于，每个干涉臂设置有快门，控制所在干涉臂是否参与曝光及曝光时间；

至少一个干涉臂设置有相位补偿器，用于改变所在干涉臂的光束相位。

进一步，入射光通过分束装置分成强度相等、偏振态相同，且空间上均匀分布的光束。

进一步，所述入射光通过所述分束装置分成两束光，对应形成两个干涉臂，其中一个干涉臂上设置有相位补偿器，使所述干涉臂的光束相位改变180°╳（2N+1），其中，N为整数，所述干涉曝光系统还包括旋转机构，用于承载所述基底使所述基底实现360°旋转，在对所述基底曝光时，旋转所述基底，在所述基底上形成多数组干涉条纹相互叠加的干涉图案。

优选的，还包括反射装置，设置在各个干涉臂中，使各干涉臂中的光束以相同的入射角入射并汇聚到所述基底上。

进一步，所述入射光通过所述分束装置分成至少三束光束，对应形成至少三个干涉臂，其中，至少两个干涉臂设置有相位补偿器，使至少两个干涉臂的光束相位变化之和为180×(2N+1)，N为整数。

本发明还提供了一种干涉曝光方法， 包括：

提供一基底，于所述基底表面涂覆光刻胶；

提供入射光，将所述入射光分成两束光束，对应形成两个干涉臂；

调节两个干涉臂中的一个干涉臂的光束相位，使所述干涉臂的光束相位改变180°╳N，其中，N为整数；以及

利用所述两个干涉臂对所述基底上的光刻胶进行多次曝光，并旋转所述基底，在所述基底光刻胶上形成多组干涉条纹相互叠加的干涉图案。

进一步，所述干涉臂的光束相位改变180°╳2N，所述基底上形成的多组干涉条纹中的明条纹叠加形成多个光强极大点。

进一步，还包括对所述基底进行显影，以在所述基底表面形成多个孔结构。

进一步，所述干涉臂的光束相位改变180°╳（2N+1），所述基底上形成的多组干涉条纹中的暗条纹叠加形成多个光强极小点。

进一步，还包括对所述基底进行显影，以在所述基底表面形成多个柱结构。