基于柔性材料的超分辨光刻装置的制作方法

本发明涉及光刻技术领域，特别涉及一种基于柔材材料的超分辨光刻装置。

背景技术：

众所周知，目前纳米图形的主要加工方法是光刻，但是传统光刻的路线又受到“衍射极限”的限制。为此，研究人员提出了超分辨光刻的加工方法，以突破衍射极限，提高光刻分辨力。但sp光刻技术作为近场光刻模式，工作距比较短，不同分辨率的工作距只有百纳米到几纳米。为了满足工作距要求，在曝光时通常需要通过吹气加压和真空吸紧等方式使掩模与基片尽可能的贴紧。

现有超分辨光刻工艺中采用的掩模和基片都是硬质基底，即使贴紧，掩模与基片接触也不均匀，局部区域形成密闭的微型空间，即使掩模与基片之间抽取真空，难以达到绝对的真空环境，在密闭空间内也会残留空气，难以实现充分紧密接触。为此，研究人员提出柔性基底的概念，即：掩模或者基片使用薄的、变形能力好的基底。通过气压或者其他辅助手段，迫使柔性基底的掩模或者基片与硬质基底的基片或掩模自适应充分贴合。

技术实现要素：

为了解决现有的技术问题，本发明的目的是实现掩模与基片之间紧密贴紧，为此本发明提供一种柔材超分辨光刻装置。

为了实现所述目的，本发明解决技术问题所采取的技术方案为：一种基于柔性材料的超分辨光刻装置，包括光源系统、掩模吸附板、掩模、柔性基片、承片台、弹性薄膜压板、弹性薄膜、密封球耳、升降台和精密气压控制系统；光源系统位于掩模吸附板的上方，掩模吸附在掩模吸附板上，柔性基片位于掩模的下方，柔性基片吸附在承片台上，密封球耳安装在承片台上，弹性薄膜通过弹性薄膜压板安装在承片台内，承片台安装在升降台上，精密气压控制系统分别与掩模吸附板和承片台的气路相连；

所述光源系统为紫外曝光光源；

所述掩模吸附板上开有环形气槽，环形气槽的气路通过气管与精密气压控制系统相连，掩模完全覆盖环形气槽后，通过精密气压控制系统对环形气槽抽取真空，掩模被固定在掩模吸附板上；

所述承片台开有不贯穿承片台的台阶孔，承片台的台阶孔侧壁开有第一气孔，承片台表面开有环形气槽，环形气槽内开有不贯穿承片台的第二气孔，承片台表面开有第三气孔，弹性薄膜通过弹性薄膜压板固定在承片台的台阶孔内，密封球耳安装在承片台上，第一气孔、第二气孔、第三气孔所在气路之间相互独立，分别精密气压控制系统相连，由精密气压控制系统独立控制，对环形气槽抽取真空，将柔性基片固定在承片台上；

所述弹性薄膜具有良好的密封和变形能力，弹性薄膜压板压紧后，弹性薄膜与承片台形成密闭空间，第一气孔进行吹气，弹性薄膜膨胀变形，通过精密气压控制系统调节压力，可以精确控制弹性薄膜的变形量；

所述密封球耳具有一定变形能力和良好的密封性，密封球耳外侧的高度略高于基片的高度，保证掩模与柔性基片贴合时，密封球耳与掩模吸附板已形成密闭空间，第三气孔抽取真空，保证掩模与柔性基片之间的真空度；

所述精密气压控制系统具有吹气和抽取真空功能，气压可精密调控。

进一步地，控制弹性薄膜使柔性基片产生微变形，调节升降台，柔性基片的中心位置与掩模接触，继续调节升降台，直至柔性基片与掩模完全贴紧，柔性基片与掩模贴紧方式是由中心向四周的逐渐贴紧方式，具有捋气的效果，在弹性薄膜的作用下，柔性基片变形与掩模自适应贴紧。

进一步地，所述的柔性基片，具有良好的弹性变形能力，厚度小于150um，柔性基片平坦化处理之后，表面粗糙度小于1nm。

进一步地，所述的掩模，材料为石英，掩模上有标记图形以及标记体系。

进一步地，柔性材料变形与硬质材料接触变形，达到自适应贴紧效果，因此，基于柔性材料的超分辨光刻装置不限于柔性基片与掩模接触，柔性掩模与硬质基片可实现同样的效果。

本发明的有益效果：通过精密气压控制使弹性薄膜变形挤压柔性基片，基片产生微型变形，基片的中心位置先与掩模接触，随着位置的上升，外侧的位置逐步接触，具有捋气的效果，从而解决传统超分辨光刻工艺中，基片与掩模接触不均匀的问题，同时排除了空气对曝光过程的影响。本发明结构件加工简单，精度易于保证，安装调整方便、经济、可靠性高。

附图说明

图1是本发明柔材超分辨光刻装置示意图。

图2是本发明承片台示意图。

图3是本发明柔材超分辨光刻装置工作流程示意图，其中，图3(a)为吹气加压前初始状态下的柔材超分辨光刻装置；图3(b)为吹气加压后弹性薄膜7变形，与柔性基片4发生接触，同时随着升降台9的上升，密封球耳8逐步与掩模吸附板2接触，形成密闭空间，且柔性基片4的中心位置与掩模3恰好接触；图3(c)为通过承片台5表面的第三气孔504抽取真空，使柔性基片4与掩模3逐步贴合，待完全贴合后，对柔性基片4进行曝光。

具体实施方式

为使本发明目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，本发明柔材超分辨光刻装置，包括：光源系统1、掩模吸附板2、掩模3、柔性基片4、承片台5、弹性薄膜压板6、弹性薄膜7、密封球耳8、升降台9、精密气压控制系统10；光源系统1位于掩模吸附板2的上方，掩模3吸附在掩模吸附板2上，柔性基片4位于掩模3的下方，柔性基片4吸附在承片台5上，密封球耳8安装在承片台5上，弹性薄膜7通过弹性薄膜压板6安装在承片台5内，承片台5安装在升降台9上，精密气压控制系统10分别与掩模吸附板2和承片台5的气路相连。

如图2所示，承片台5开有不贯穿承片台5的台阶孔，承片台5的台阶孔侧壁开有第一气孔502，表面开有环形气槽501，环形气槽501内开有不贯穿承片台5的第二气孔503，承片台5表面的开有第三气孔504，弹性薄膜7通过弹性薄膜压板6固定在承片台5的台阶孔内，密封球耳8安装在承片台5上，第一气孔502、第二气孔503、第三气孔504所在气路之间相互独立，分别精密气压控制系统10相连。

如图3所示，最初阶段，掩模3与柔性基片4处于分离状态，掩模3通过抽取真空被吸附在掩模吸附板2上，柔性基片4通过抽取真空被吸附在承片台5上；吸附状态稳定后，通过承片台5台阶孔侧壁的第一气孔502向内吹气，吹气气压大小可以精密调节，随着气压的增大，弹性薄膜7产生变形，逐渐膨胀，当弹性薄膜7膨胀到一定程度时，与柔性基片4接触，柔性基片4同时产生变形，当柔性基片4变形达到一定程度后，维持气压的恒定，使柔性基片4保持当前的变形状态；调节升降台9，密封球耳8逐步与掩模吸附板2接触，形成密闭空间，随着升降台9的上升，柔性基片4的中心位置先与掩模3接触，此时通过承片台5表面的第三气孔504抽取真空，柔性基片4与掩模3逐步贴合；贴合完成后，对柔性基片4进行曝光。

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，都应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。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于柔性材料的超分辨光刻装置，包括光源系统、掩模吸附板、掩模、柔性基片、承片台、密封球耳、弹性薄膜、弹性薄膜压板、升降台、精密气压控制系统。光源系统位于掩模的上方，掩模吸附板上开有环形槽，通过抽取真空，掩模吸附在掩模吸附板上，柔性基片位于掩模下方，柔性基片置于承片台表面，承片台表面开有环形气槽，柔性基片被真空吸附在承片台上，密封球耳安装在承片台上，承片台开有台阶孔，弹性薄膜通过弹性薄膜压板固定在台阶孔内，弹性薄膜与承片台形成密闭空间，台阶孔侧壁开有气孔与精密气压控制系统相连，承片台下表面与升降台相连，可以调节基片与掩模之间距离。解决了基片与掩模之间憋气问题对超分辨光刻的影响。

技术研发人员：罗先刚;赵承伟;李猛;王长涛;王彦钦;罗云飞
受保护的技术使用者：中国科学院光电技术研究所
技术研发日：2017.12.12
技术公布日：2018.03.20