[发明专利]一种基于高次谐波的极紫外光刻曝光方法

说明书

一种基于高次谐波的极紫外光刻曝光方法，1)使用飞秒级的强场激光与工作介质相互作用产生高次谐波；2)反应产生的高次谐波复色光通过过滤选取谐波级次，即用于测试的波长所在的谐波级次，从而得到测试波长的纯净极紫外光；3)极紫外光通过狭缝进入曝光装置，对涂敷光刻胶的晶圆样品进行曝光，将掩模版的图案转移到样品表面，通过累积曝光时间来达到光刻胶所需的曝光剂量。所述用于曝光的极紫外光基于高次谐波技术产生。纯净的极紫外光进入曝光装置，使涂有光刻胶的硅片曝光，通过累积曝光时间的方式达到光刻胶所需的曝光剂量。

技术领域

本发明涉及一种基于高次谐波的极紫外光刻曝光方法。属于半导体技术领域，特别涉及极紫外光刻技术领域。

背景技术

极紫外光刻技术是一种利用光学-化学方法将所需图案传递到样品表面的技术，目前已经应用于超高集成电路的制造过程之中。通常，利用极紫外激光作为图像信息的载体，以光刻胶作为媒介，通过曝光过程将掩膜版上的电路图案刻画到样品上。曝光过程中，光刻胶的性质在极紫外光的照射下发生光反应，之后通过显影过程通过显影液去除而将图案转移到晶圆表面。

通常使用光刻获得的图案的最小线宽作为其特征尺寸(CD)，用以衡量光刻的精细程度，其数值由瑞利公式给出。随着光刻对精度的要求越来越高，要缩小光刻的特征尺寸，只有使用更短波长的激光，或者增大光学系统的数值孔径。

当前，极紫外波段的光已被应用于光刻工艺中。而要获得极紫外光，目前通常激光等离子体或放电等离子体的方式产生。前者通过使用高能激光轰击固体或液滴锡靶，后者通过对锡靶施加高电压充电，进而产生等离子体并辐射极紫外光，通过正入射或掠入射式反射镜收集并过滤极紫外光，并将其聚焦成束用于后续光刻工序。但是，其存在以下缺点：

1、锡等离子的产生过程中，作为工作物质的锡无法完全转化，会产生大量碎屑，进而污染光源乃至投影和照明系统。

2、锡等离子的产生装置结构复杂且光源的单脉冲能量稳定性不佳，制造难度较大，很难在普通实验室获得。

因此，研究一种长时间稳定，且在桌面即可实现极紫外光刻胶光刻曝光的方法变得非常必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种以高次谐波的方式产生极紫外光，并以其实现光刻曝光的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是，一种极紫外光刻曝光方法，包括如下步骤：

步骤一、使用飞秒级的强场激光与工作介质相互作用产生高次谐波；

步骤二、反应产生的高次谐波复色光通过选择装置选取谐波级次，即用于测试的波长所在的谐波级次，从而得到测试波长的纯净极紫外光；

步骤三、极紫外光通过狭缝进入曝光装置，对涂敷光刻胶的晶圆样品进行曝光，将掩模版的图案转移到样品表面，通过累积曝光时间来达到光刻胶所需的曝光剂量。

在所述极紫外曝光方法中，所述用于曝光的极紫外光基于高次谐波技术产生。所述高次谐波是脉宽为飞秒级别的强场激光与工作介质作用产生，所述飞秒强场激光与工作气体相互作用时，产生入射激光频率奇数倍的高次谐波，所述用于曝光的极紫外光来自上述高次谐波的一个谐波分量。所述工作介质的种类包括固体、液体与气体，所述高次谐波的光谱包含微扰区、平台区和截止区，所述用于曝光的极紫外光中心波长为所述三个区域中的一个区域的一个谐波的波长。

所述光刻胶曝光剂量通过累积曝光时间的方式蓄积高次谐波产生的较低的单脉冲能量来达到。