[发明专利]光刻装置及光刻方法

说明书

本申请提供一种光刻装置及光刻方法，能够按照掩膜版的掩膜图形进行光投影方式的无损光刻；该光刻装置包括真空生长室、掩膜板、光路系统、光源；光源、掩膜板、光路系统均位于真空生长室的外部；光源发出的光线经掩膜板和光路系统后，在真空生长室内形成光投影图案，以通过光投影图案对形成在衬底表面的材料进行光刻；光投影图案的形状与掩膜板的掩膜图案的形状一致。

技术领域

本申请涉及光刻技术领域，尤其涉及一种光刻装置及光刻方法。

背景技术

传统的光刻工艺采用自上而下的光刻图形化工艺，通过在掩膜层(即待刻蚀层)的表面涂覆光刻胶，并通过曝光、显影将掩膜版的掩膜图样转移到光刻胶上，然后采用刻蚀的方式，将未被光刻胶阻挡的掩膜层去除，最后将充当掩膜的光刻胶去除，从而形成膜层图案。

由于上述传统的光刻工艺会在原子尺度上引发各种缺陷，如光刻胶和刻蚀会引入化学污染、传统的物理或化学刻蚀手段会引入晶格破坏等，从而会导致光刻图形化之后的再生界面在纳米级的质量严重受损，导致无法满足一些要求低缺陷密度的器件(如外延级要求的器件)。

发明内容

本申请提供一种光刻装置及光刻方法，能够按照掩膜版的掩膜图形进行光投影方式的无损光刻。

本申请提供一种光刻装置，包括真空生长室、掩膜板、光路系统、光源；光源、掩膜板、光路系统均位于真空生长室的外部；光源发出的光线经掩膜板和光路系统后，在真空生长室内形成光投影图案，以通过光投影图案对形成在衬底表面的材料进行光刻；光投影图案的形状与掩膜板的掩膜图案的形状一致。在一个实施例中，衬底位于真空生长室的内部。

采用本申请实施例的光刻装置，光源发出的光线经光路系统和掩膜版后，在真空生长室内的衬底表面能够形成光投影图案，并且该光投影图案能够对形成在衬底表面的材料进行光刻，通过光投影图案的高能区诱导形成在衬底表面的材料进行脱附和/或迁移(即达到无损光刻)，而保留位于非高能区的材料，从而形成所需的膜层图案。

另外，可以理解的是，采用本申请实施例的光刻装置通过在真空生长室内进行光刻图形化，可以不采用外来化学刻蚀材料，因此不会带来外来化学物质的污染和晶格损伤，并且采用该光刻装置能够根据实际的膜层图案需要，通过掩膜版形成与掩膜图案一致的光投影图案，从而能够满足制作任意图案膜层的需求。

在一些可能实现的方式中，光源为非相干光源。在此情况下，能够避免形成的光投影出现干涉图案，从而保证形成的光投影图案与掩膜版的掩膜图案的形状一致性。

在一些可能实现的方式中，光源为脉冲光源。在此情况下，强光源通过短脉冲以引起表面瞬变，在脉冲宽度足够小的情况下，在单个脉冲的时间内，当系统震动传递到光刻表面引发位置偏移超过可以允许的偏移量前，通过光热或光化学过程与晶圆表面相互作用已经完成，使得光刻表面原子的偏移量小于允许的最大偏移量，局部促进沉积产物的吸附、表面迁移、分解等，发生原子脱附，形成光刻图案。另外，通过强光脉冲曝光技术可以在纳秒级的时间内完成一次光刻，从而减少了光刻工艺的时长。

在一些可能实现的方式中，掩膜板为透射式掩膜板。在此情况下，入射至透射式掩膜板的遮光区的光线被遮挡无法透过透射式掩膜板，而入射至透射式掩膜板的透光区的光线能够透过掩膜板，进而能够在衬底表面形成与掩膜图案形状一致的光投影图案。

在一些可能实现的方式中，掩膜板为反射式掩膜板。在此情况下，入射至反射式掩膜板的吸光区的光线被吸收无法进行反射，而入射至反射式掩膜板的反光区的反射光线能够发生反射，进而能够在衬底表面形成与掩膜图案形状一致的光投影图案。

在一些可能实现的方式中，掩膜板为移相掩膜板；通过利用移相掩膜板相邻透光图形透过的光振幅相位相反产生相消干涉、振幅零点和(或)频谱分布压窄，从而改善衬比、分辨率和象质，进而改善光投影图案在衬底上的成像对比度和焦深(也即提高成像分辨率)，以使得该光刻装置能够满足不同尺寸制程的光刻需求(尤其是微纳加工制程领域)。