[发明专利]负折射成像光刻方法和设备

说明书

本公开的实施例提出了一种负折射成像光刻方法和设备。所述光刻方法包括：在器件衬底上涂覆光致抗蚀剂；制备负折射结构，其中所述负折射结构对于曝光光源发射的光的波长表现出负折射率；将光刻板与所述负折射结构贴合；将所述光刻板和所述负折射结构置于所述器件衬底上方，与所述器件衬底间隔开投影间隙的投影距离；以及曝光光源发射光，依次通过所述光刻板、所述负折射结构、投影间隙投射到所述光致抗蚀剂上进行曝光。负折射成像光刻方法和设备无需传统投影光刻所需的几十个面形和位置都为纳米精度的镜片，成本可以急剧降低；同时所述方法具有无光轴成像特点，整个负折射成像结构具有空间平移对称性，可以实现大成像视场光刻。

技术领域

本发明涉及光刻领域，更具体地涉及一种大面积低成本的纳米成像光刻方法和设备，尤其涉及一种负折射成像光刻方法和设备。

背景技术

光学光刻是微纳制造的重要技术途径之一，广泛应用于集成电路、光电子器件、新材料制造、生物医疗等领域。投影光刻设备的分辨率取决于投影物镜的数值孔径NA和光源波长w1。为了获得高分辨力光刻，传统光刻装备的投影物镜数值孔径越来越高。目前的NA已经突破1：如果采用浸没物镜，NA还可以达到1.4。但是高数值孔径的投影物镜涉及二三十件镜片，每个镜片的面形精度、定位精度均需要控制在纳米量级，因此整个投影物镜的加工检测技术复杂度非常高，导致传统高分辨力投影光刻设备(stepper and scanner of photolithography)的价格越来越高，单台价格高达上千万～上亿美金。同样由于技术复杂度和成本问题，目前传统投影光刻的视场很小，商业光刻机的视场一般固定为26mm*33mm，采用拼接加工方式，成本进一步增加，从而难以满足更大面积的集成电路、光电子等纳米器件的加工需要。除了投影成像光刻方式之外，接近接触方式的光刻设备也广泛应用于科研和产业领域，但是面临分辨力低(1微米左右)、掩模图形与硅片等硬质基片接触摩擦，图形易损伤，使用寿命有限等问题。

发明内容

为此，本发明提出了基于负折射成像的光刻方法和设备。

根据本公开实施例的负折射成像投影光刻方法和设备利用多层结构化膜层材料，实现了高数值孔径、纳米尺度分辨力的成像镜头效果，可以将掩模图形投影成像到距离在几百纳米之外的光致抗蚀剂中，进而实现光致抗蚀剂的曝光显影。

根据本发明的一个方面，提出了一种负折射成像光刻方法，包括：在器件衬底上涂覆光致抗蚀剂；制备负折射结构，其中所述负折射结构对于曝光光源发射的光的波长表现出负折射率；将光刻板与所述负折射结构贴合；将所述光刻板和所述负折射结构置于所述器件衬底上方，与所述器件衬底间隔开投影间隙的投影距离；以及曝光光源发射光，依次通过所述光刻板、所述负折射结构、投影间隙投射到所述光致抗蚀剂上进行曝光。

根据本发明的另一个方面，还提出了一种负折射成像光刻设备，包括：曝光光源；光致抗蚀剂涂覆装置，在器件衬底上涂覆光致抗蚀剂；负折射结构，其中所述负折射结构对于所述曝光光源发射的光的波长表现出负折射率；第一传输装置，将光刻板与所述负折射结构贴合，并且将所述光刻板和所述负折射结构置于所述器件衬底上方，与所述器件衬底间隔开投影间隙的投影距离，其中所述曝光光源发射光，依次通过所述光刻板、所述负折射结构、投影间隙投射到所述光致抗蚀剂上进行曝光。

负折射成像光刻方法和设备无需传统投影光刻镜头所需的几十个面形和位置都为纳米精度的镜片，通过镀膜、电子束等集成加工方法就可实现，相比之下镜头研制成本可以急剧降低。同时所述方法具有无光轴成像特点，整个负折射成像结构具有空间平移对称性，考虑到当前平面元件的面形加工精度和元件尺寸，可以实现100mm2以上成像视场尺寸的光刻。由于基片与掩模之间物理隔离，该方法可以实现高精度对准、定位和多层纳米结构的套刻加工等操作。基于负折射成像光刻结构，本发明可以实现高分辨力的灰度光刻，用于多台阶或连续面形的加工。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例的负折射成像光刻方法的流程图。