专利名称：一种压印光刻中凸起光栅对准标记的制作方法
技术领域：
本发明属于纳米压印光刻中刻对准技术领域，涉及一种光栅对准标记的制作方 法，尤其是一种提高莫尔条纹图像质量的凸起光栅对准标记制作方法，可以提高有光刻胶 情况下莫尔条纹对准图像的质量。
背景技术：
压印光刻以其高分辨率、高效率和低成本跻身于下一代16nm节点光刻技术的代 表之一，可以有效地解决传统光刻由于图形衍射问题带来的尺寸限制。尽管压印光刻在图 形转移方面具有高分辨率、高效率和低成本的优势，要使之成为真正实用而有竞争性的微 纳制造技术，仍有许多关键性的问题需要解决，其中多层定位和对准技术是决定压印最终 应用于半导体制造行业的关键。纳米压印多层套刻对准中，最可行的对准方案是基于莫尔条纹相位匹配的方法。 该方法的测量精度取决于干涉条纹图像空间相位的提取精度，在无光刻胶填充状态下，对 准测量分辨率可以达到亚纳米级，而对准精度在IOnm以下。然而，在实际应用中，由于光刻胶的引入，而使对准中获得的莫尔条纹对准图像对 比度严重下降。在模板为玻璃，基底为硅片的条件下，两光栅间介质折射率为1.4的胶时得 到的莫尔条纹你图像对比度只有介质为空气时的16%。而莫尔条纹对比度直接决定了我们相位提取的精度，特别是随着光刻胶折射率的 提高，图像质量下降迅速，最后甚至是无法分辨莫尔条纹的明暗条纹，给对准相位的提取带 来困难。提高图像对比度最直接、最有效地方法是选用低折射率的光刻胶。然而，由于光刻 胶聚合物的组分所限，不可能得到很低折射率的胶，目前存在的光刻胶折射率主要集中在 1. 4-1. 7，部分光刻胶的折射率可以得到1. 9。这些就决定必须采用其他途径解决由于光刻 胶带来的对准图像质量严重下降的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种压印光刻中凸起光栅对准 标记的制作方法，该制作方法可以提高由于光刻胶引入带来的莫尔条纹对准图像对比度严 重下降的问题，对光刻胶折射率变化的反应不敏感，适用于多种常用光刻胶压印过程的压 印对准。通过提高莫尔条纹对准图像质量，进一步提高压印对准精度。本发明的目的是通过以下技术方案来解决的该种压印光刻中凸起光栅对准标记的制作方法，包括以下步骤1)光栅材料选择基于莫尔条纹相位匹配的压印光刻对准，通过菲涅尔界面定理和时域有限差分计 算，分析莫尔条纹图像对比度与光栅材料折射率的关系，确定获得高对比度莫尔条纹图像 对应的折射光栅折射率范围，并在此范围内选定光栅标记材料。在压印中，基底为Si，模板为玻璃的条件下，选用模板光栅材料是折射率接近或等于1.9的材料，基底选用材料为折 射率接近或等于2. 7的材料；2)光刻制作光栅标记掩膜板，并以光栅标记掩膜板为掩护，刻蚀光刻胶层，分别在压印基 底和模板上得到光刻胶栅条；3)溅射在有光刻胶栅线的基板上溅射优化光栅材料；4)剥离剥离基底上的光刻胶区域得到突起光栅条纹。以上步骤1)中，在模板材料为玻璃即Si02，基底材料为Si，光刻胶折射率为1.4 的条件下，模板光栅标记采用折射率为1. 9的材料，基底光栅标记采用折射率为2. 7的材 料。以上步骤1)中，所述压印光刻对准，采用基于莫尔条纹相位匹配的对准原理，通 过基底和模板上分别存在的一组组合光栅副进行对准，在对准过程中，模板上的组合光栅 中周期为Pl的光栅与基底上组合光栅中周期为P2的光栅重叠形成一组莫尔条纹；模板上 组合光栅中周期为P2的光栅与基底上组合光栅中周期为Pl的光栅重叠形成另一组莫尔条 纹；通过比较两组莫尔条纹相位进行对准。进一步，在步骤1)中，所述菲涅尔界面定理和时域有限差分计算过程为振幅反射率
权利要求
1.一种压印光刻中凸起光栅对准标记的制作方法，其特征在于，包括以下步骤1)光栅材料选择基于莫尔条纹相位匹配的压印光刻对准，通过菲涅尔界面定理和时域有限差分计算， 分析莫尔条纹图像对比度与光栅材料折射率的关系，确定获得高对比度莫尔条纹图像对应 的折射光栅折射率范围，并在此范围内选定光栅标记材料。在压印中，基底为Si，模板为玻 璃的条件下，选用模板光栅材料是折射率接近或等于1.9的材料，基底选用材料为折射率 接近或等于2. 7的材料；2)光刻制作光栅标记掩膜板，并以光栅标记掩膜板为掩护，刻蚀光刻胶层，分别在压印基底和 模板上得到光刻胶栅线；3)溅射在有光刻胶栅线的基板上溅射优化的光栅材料；4)剥离剥离基底上的光刻胶区域得到突起光栅条纹。
2.根据权利要求1所述的压印光刻中凸起光栅对准标记的制作方法，其特征在于，步 骤1)中，所述压印光刻对准，采用基于莫尔条纹相位匹配的对准原理，通过基底和模板上 分别存在的一组组合光栅副进行对准，在对准过程中，模板上的组合光栅中周期为Pl的光 栅与基底上组合光栅中周期为P2的光栅重叠形成一组莫尔条纹；模板上组合光栅中周期 为P2的光栅与基底上组合光栅中周期为Pl的光栅重叠形成另一组莫尔条纹；通过比较两 组莫尔条纹相位进行对准。
3.根据权利要求1、2或3所述的压印光刻中凸起光栅对准标记的制作方法，其特征在 于，步骤1)中，所述菲涅尔界面定理和时域有限差分计算过程为振幅反射率
4.根据权利要求1所述的压印光刻中凸起光栅对准标记的制作方法，其特征在于，步骤1)中，在模板材料为玻璃即Si02，基底材料为Si，模板光栅标记采用折射率为1. 9的材 料，基底光栅标记采用折射率为2. 7的材料。该结果可以适用于常见光刻胶，一般光刻胶折 射率为1.3-1.7。
5.根据权利要求3所述的压印光刻中凸起光栅对准标记的制作方法，其特征在于，压 印中精对准时，光栅副间隙小于菲涅尔半周期，采用凸起光栅相对于凹进光栅能进一步减 小的光栅间隙，得到更高的莫尔条纹图像对比度。
6.根据权利要求1所述的压印光刻中凸起光栅对准标记的制作方法，其特征在于，所 述模板光栅材料采用铅、ITO或特重火石玻璃；基底材料采用氧化铬、氧化铜或者铬等。最 终，我们选定模板光栅材料为ITO，基底光栅材料为Cr。
7.根据权利要求1所述的压印光刻中凸起光栅对准标记的制作方法，其特征在于，步 骤2)中，所述光刻过程，在栅线宽度为3 μ m，光刻胶为正胶的条件下，光刻时间为5-8秒。
8.根据权利要求1所述的压印光刻中凸起光栅对准标记的制作方法，其特征在于，步 骤4)中，突起光栅条纹的剥离，是采用有机溶剂丙酮溶解并通过超声剥离掉光刻胶。
全文摘要
本发明公开了一种压印光刻中凸起光栅对准标记的制作方法，包括以下步骤有1)首先确定获得高对比度莫尔条纹图像对应的折射光栅折射率范围，在该范围内进行光栅材料选择；2)光刻，制作光栅标记掩膜板，并以光栅标记掩膜板为掩护，刻蚀光刻胶层，分别在压印基底和模板上得到光刻胶栅条；3)溅射，在有光刻胶栅线的基板上溅射优化光栅材料；4)剥离，剥离基底上的光刻胶区域得到突起光栅条纹。本发明采用界面光学理论和有限差分计算，优化光栅标记制作材料。该方法从光栅制作材料角度，解决了传统标记由于压印光刻胶的引入带来的莫尔条纹对准图像对比度严重下降的问题，且具有更广的光刻胶适用范围，可以适用于多种常用光刻胶的引入。
文档编号G03F9/00GK102053509SQ20101058134
公开日2011年5月11日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年12月9日
发明者丁玉成, 卢秉恒, 周洁, 宗学文, 王莉, 魏慧芬 申请人:西安交通大学