投影光刻系統(tǒng)套刻對(duì)準(zhǔn)技術(shù)的研究.pdf

1、現(xiàn)代光學(xué)和IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求光學(xué)器件的微型化、陣列化和集中化，從而產(chǎn)生了微光學(xué)技術(shù)。微光學(xué)技術(shù)是光學(xué)與微電子學(xué)、微機(jī)械學(xué)相結(jié)合滲透的一個(gè)學(xué)科，是研究亞微米級(jí)尺寸光學(xué)元件或光學(xué)系統(tǒng)的現(xiàn)代光學(xué)分支。
　　光刻技術(shù)是大規(guī)模集成電路制造技術(shù)和微光學(xué)、微機(jī)械技術(shù)的先導(dǎo)和基礎(chǔ)，它決定了集成電路的集成度。光刻技術(shù)的不斷創(chuàng)新改革決定著集成電路的發(fā)展方向。光刻技術(shù)經(jīng)歷了接觸式光刻、接近式光刻、分步重復(fù)式等倍投影光刻、步進(jìn)式縮小投影光刻、步進(jìn)掃描式投

2、影光刻等典型光刻技術(shù)過(guò)程，極紫外光刻、X射線光刻正處于研究和使用階段。下一代光刻技術(shù)如納米壓印光刻、原子力光刻等尚處于前沿研究中。目前的IC生產(chǎn)主要應(yīng)用的就是投影光刻技術(shù)。
　　制作二元光學(xué)元件需要經(jīng)過(guò)多次曝光、顯影、刻蝕才能完成。每次曝光都需要一塊掩模板，曝光前，每一塊掩模板都需要和前次已經(jīng)曝光的圖像進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)后才能夠進(jìn)行曝光，這樣才能保證每一層圖形有精確的相對(duì)位置，這稱(chēng)為套刻對(duì)準(zhǔn)。套刻精度是投影光刻機(jī)的重要關(guān)鍵技術(shù)之一，而對(duì)準(zhǔn)精

3、度是影響套刻精度的主要因素。
　　本文在接觸式和接近式光刻的基礎(chǔ)上，提出了建立投影光刻系統(tǒng)。該系統(tǒng)由曝光光源、掩模板、投影光刻物鏡、三維平移工作臺(tái)等部分組成。每一部分都對(duì)分辨率的提高和圖形精確度都有著很大的作用。投影光刻的工作原理主要是利用光學(xué)投影成像，將掩模板上的圖形經(jīng)過(guò)曝光的方式，通過(guò)投影光刻物鏡，成像在涂好膠的基片上進(jìn)行曝光的過(guò)程。然后經(jīng)過(guò)顯影、刻蝕、套刻對(duì)準(zhǔn)后再曝光，可得到分辨率更加高的圖形。其中，套刻對(duì)準(zhǔn)是投影光刻機(jī)的關(guān)

4、鍵技術(shù)指標(biāo)，對(duì)準(zhǔn)精度是影響套刻精度的關(guān)鍵因素。對(duì)準(zhǔn)的方法有很多，本文應(yīng)用的是基于moiré條紋光柵衍射形成明暗相間的條紋的原理，確定掩模板和基片的相對(duì)位置，進(jìn)而進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
　　本文在討論了影響投影光刻系統(tǒng)成像因素的基礎(chǔ)上，進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，利用長(zhǎng)工作距離投影物鏡，自行設(shè)計(jì)、搭建了一套能夠用于光刻粗縮套刻對(duì)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)加工。并設(shè)計(jì)了一種對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，應(yīng)用moiré條紋對(duì)準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行了一次套刻，基本實(shí)現(xiàn)了二元光學(xué)元件的4臺(tái)