一种基于棱台分光的超分辨光刻装置的制作方法

本发明属于超分辨光刻装置的技术领域，具体涉及一种基于棱台分光的超分辨光刻装置。

背景技术：

随着ic产业的高速发展，电子产品集成电路小型化以及存储密度越来越高，迫切要求提高光刻工艺。光刻工艺的分辨率和曝光效率决定了生产集成电路芯片的分辨率和生产效率。

由瑞利判据可知，光刻工艺的分辨率kλ/na，其中k为工艺因子，λ为曝光波长，na为数值孔径。缩短照明曝光光源波长是提高传统光刻分辨率的重要手段之一，但随着波长缩短，光刻实现成本增加，光刻效率降低。增大数值孔径也可以有效提高传统光刻的分辨率，但却造成焦深急剧缩短，由于基片的不平整度、所涂光刻胶的不均匀性以及调焦过程中的误差等因素都要求有足够的焦深，才能保证良好的光刻质量。因此，需要对光刻结构装置进行改进和创新，解决分辨率和焦深的矛盾关系，进一步提高光刻分辨率。

表面等离子体(sp)具有亚波长和非辐射特性，对曝光波长和数值孔径都没有严格的要求，通过调控sp操纵倏逝波，可以突破传统光刻的路线的“衍射极限”限制，实现超分辨光刻。但是现有的同轴照明方式表面等离子体超分辨光刻需要接触贴紧曝光，从而带来掩模损伤和工艺控制难度加大等问题，同时光刻图形曝光深度随光刻图形特征尺寸缩小而迅速降低。离轴照明方式的表面等离子体超分辨光刻可以有效地提高光刻分辨力、工作距和曝光深度。

本发明的一种基于棱台分光的超分辨光刻装置，采用棱台分光的方式，通过棱台分光超分辨光刻镜头，方便地实现了四极表面等离子体激发离轴照明，同时可以实现零极、两极、四极照明的切换，扩展了焦深，光场均匀性更好，集成度高，提高了成像对比度，实现了超分辨光刻。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是：提出一种基于棱台分光的超分辨光刻装置，该装置采用棱台分光的方式，通过棱台分光超分辨光刻镜头，方便地实现了四极表面等离子体激发离轴照明，同时可以实现零极、两极、四极照明的切换，扩展了焦深，光场均匀性更好，集成度高，提高了成像对比度，实现了超分辨光刻。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种基于棱台分光的超分辨光刻装置，该装置包括：产生i线紫外曝光光束的光源、用于激发照明的棱台分光超分辨光刻镜头和用于承载基片的工作台，其中：

所述的棱台分光超分辨光刻镜头包括镜框、反射镜、光阑、光阑垫圈、窗口玻璃压圈、窗口玻璃、压板、压板垫圈、超分辨光刻棱台器件和棱台镜框，其中镜框安装在超分辨光刻装置的主基板上，四个反射镜安装在镜框的四个侧壁，棱台镜框安装在镜框上，超分辨光刻棱台器件安装在棱台镜框上，压板垫圈安装在超分辨光刻棱台器件上，压板压在压板垫圈上面安装在镜框上，窗口玻璃安装在压板上，窗口玻璃压圈安装在压板上压在窗口玻璃上，光阑垫圈安装在压板上，光阑安装在光阑垫圈上；

所述的工作台，包括六轴精密位移台、承片台和基片，其中基片安装在承片台上，承片台安装在六轴精密位移台上；

所述的光源和棱台分光超分辨光刻镜头通过支架框体连接，超分辨光刻棱台器件和基片安装同光轴。

其中，所述棱台分光超分辨光刻镜头，可以分解为棱台和超分辨成像平板器件组成，二者可以通过平面接触安装，或者通过折射率匹配的液体或固化胶粘接。

本发明的原理在于：

1、该装置的i线紫外曝光光源采用的是柯拉照明紫外均匀照明的方式，因此从光源上就保证了该装置照明场的均匀性。

2、该装置通过棱台分光超分辨光刻镜头，采用棱台分光的方式实现了四极表面等离子体激发离轴照明，同时可以实现零极、两极、四极照明的切换，该棱台分光超分辨光刻镜头包括镜框、反射镜、光阑、光阑垫圈、窗口玻璃压圈、窗口玻璃、压板、压板垫圈、超分辨光刻棱台器件和棱台镜框。其中镜框安装在超分辨光刻装置的主基板上，四个反射镜安装在镜框内的四个安装面上；棱台镜框安装在镜框下表面；超分辨光刻棱台器件安装在棱台镜框上，压板垫圈安装在超分辨光刻棱台器件上；压板压在压板垫圈上面安装在镜框上；窗口玻璃安装在压板上；窗口玻璃压圈安装在压板上压在窗口玻璃上；光阑垫圈安装在压板上；光阑安装在光阑垫圈上，通过开关光阑的窗口个数，实现零极、两极、四极照明。

3、该装置的工作台括六轴精密位移台、承片台和基片，其中基片安装在承片台上，承片台安装在六轴精密位移台上，采用精密电动位移台，既保证了工作台与棱台分光超分辨光刻镜头以及光源安装同光轴，又保证了超分辨光刻棱台器件与基片的有效工作距。

本发明的有益效果是：

1、该装置通过棱台分光超分辨光刻镜头，采用棱台作为超分辨光刻器件的方式，光束通过四个反射镜进入到超分辨光刻器件的四个侧面，再聚焦到超分辨光刻器件的下表面，形成表面等离子体激发照明；

2、采用棱台分光的方式，很方便地实现了四极表面等离子体激发离轴照明，同时可以实现零极、两极、四极照明的切换，有效地扩展了焦深，提高了成像对比度；

3、该棱台分光的集成度更高，光场均匀性更好。

附图说明

图1为本发明的一种基于棱台分光的超分辨光刻装置的整体结构图；

图2为本发明的一种基于棱台分光的超分辨光刻装置的内部结构剖面图；

图3为本发明的棱台分光超分辨光刻镜头的窗口示意图。

附图标记：

1是光源；

2是棱台分光超分辨光刻镜头；

3是工作台；

4是镜框；

5是反射镜；

6是光阑；6-1是光阑一，6-2是光阑二，6-3是光阑三，6-4是光阑四，6-5是中心光阑；

7是光阑垫圈；

8是窗口玻璃压圈；

9是窗口玻璃；

10是压板；

11是压板垫圈；

12是超分辨光刻棱台器件；

13是棱台镜框；

14是六轴精密位移台；

15是承片台；

16是基片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和装置等的优点更加清楚，以下结合附图对本发明做进一步详细说明。

参照图1，本发明一种基于棱台分光的超分辨光刻装置，该装置主要由光源1、棱台分光超分辨光刻镜头2和工作台3三个部分组成。其中光源1为整个光刻装置提供i线紫外曝光光束；棱台分光超分辨光刻镜头2采用棱台分光的方式，一方面棱台作为超分辨光刻器件，加工有曝光图形；另一方面用于棱台分光，方便地实现了四极表面等离子体激发离轴照明，同时可以实现零极、两极、四极照明的切换；工作台3用于承载基片。

参照图1和图2，该装置的光源1采用柯拉照明的方法产生均匀的i线紫外曝光光束。光束进入棱台分光超分辨光刻镜头2，通过光阑6，分为四个光束，分别经过前后左右四个反射镜5，反射到超分辨光刻棱台器件12上，在超分辨光刻棱台器件12的下表面形成四极表面等离子体离轴照明。

参照图1，该装置还包括用于承载基片16的工作台3，其中基片16安装在承片台15上，承片台15安装在六轴精密位移台14上。通过控制六轴精密位移台14可以调节基片16与超分辨光刻棱台器件12同光轴；同时可以对基片16与超分辨光刻棱台器件12进行调平，并控制各项操作的工作距离。

参照图1和图2，该超分辨光刻装置的操作流程如下：首先要复位所有模块，更换超分辨光刻棱台器件12；然后控制工作台3中的六轴精密位移台14将承片台15移动到合适的装载位，安装基片16；接着设置曝光参数，控制六轴精密位移台14进入到曝光位置，控制六轴精密位移台14进行调平和控制有效的工作距离，开启自动曝光；待曝光完成后，复位六轴精密位移台14，取出基片16，关闭系统。

参照图3，该棱台分光超分辨光刻镜头2同时可以实现零极、两极、四极照明的切换。同时打开四个光阑即光阑一6-1、光阑二6-2、光阑三6-3、光阑四6-4，关闭中心光阑6-5时，可实现四极照明；同时打开前后两个光阑即光阑一6-1、光阑二6-2或左右两个光阑即光阑三6-3、光阑四6-4，关闭中心光阑6-5时，可实现两极照明；同时关闭前后左右四个光阑即光阑一6-1、光阑二6-2、光阑三6-3、光阑四6-4时，打开中心光阑6-5时，可实现零极照明。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都涵盖在本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。