一种基于超分辨光刻的间隙检测装置

摘要

本发明提供一种基于超分辨光刻的间隙检测装置，所述的装置由光源发出的光经Y型光纤导入光纤准直镜，在掩模的半透半反窗口产生分光，其中一束光反射回到光纤准直镜内部，另一束光经掩模的半透半反窗口透射后，经基片表面反射，透过掩模的半透半反窗口被光纤准直镜接收。此时，这两束光由于经过的光程不同，产生相位差，通过光谱仪进行探测，在上位机中分析不同波长对应的相位差，实现对掩模与基片之间的绝对间隙测量。本发明可以获得基片和掩模的光程差绝对值，进而获得基片和掩模两者之间光程差引起的相位差，得到掩模和基片之间的绝对间隙。通过控制纳米工件台消除间隙，实现间隙曝光，有效的保护了超分辨光刻器件，保证光刻图形质量。

权利要求

1.一种基于超分辨光刻的间隙检测装置，其特征在于：该装置包括白光光源，Y型光纤，物镜镜框，光纤准直镜，掩模，基片，纳米工件台，光谱仪和上位机，其中光纤准直镜和掩模由镜框进行装夹；掩模的非图形区域留有半透半反的窗口，且半透半反窗口处镀有铬层，同时基片上镀有银层，从白光光源输出的光由Y型光纤将入射光导入光纤准直镜，入射光在掩模下表面的半透半反窗口产生分光，一束光反射回光纤准直镜内部，另一束光经掩模的半透半反窗口透射后，经基片表面的银层反射，透过掩模的半透半反窗口被光纤准直镜接收，此时，被返回的两束光由Y型光纤返回光谱仪，由光谱仪进行探测，因为两束光经过的光程不同，从而产生相位差，在上位机中分析不同波长对应的相位差，获得掩模与基片之间的绝对距离，控制纳米工件台的Z轴运动消除间隙，实现纳米图形的曝光；

所述掩模的非图形区域留有半透半反的窗口，且半透半反窗口处镀5nm厚的铬层；基片上镀30nm厚的银层；

该装置通过对光谱仪接收到两束光的光谱分布进行分析，可以获得基片和掩模的光程差绝对值，进而获得基片和掩模两者之间光程差引起的相位差，实现掩模和基片之间的绝对间隙检测，能实现±4nm的检测；实现纳米级的间隙曝光，有效的保护了超分辨光刻器件，保证光刻图形质量。

说明书

一种基于超分辨光刻的间隙检测装置

技术领域

[0001] 本发明是一种基于超分辨光刻的间隙检测装置，属于超大规模集成电路制造及光学微细加工技术中的纳米器件制造技术领域。

背景技术

[0002] 基于表面等离子体效应的超透镜成像技术是近年来受关注的一种新型超分辨光学成像方法。该光刻技术从物理本质上，属于近场光刻，其工作距离极短，因此在曝光时通常需要通过吹气加压和真空吸紧等方式，以保证工作距。显然，这样会造成掩模损伤。众所周知，掩模一般是昂贵的、精密加工的图形结构，为了保持其一定的使用寿命，在保证成像分辨力及成像质量的情况下延伸掩模与光刻衬底之间的间隙(工作距)是一个基于超分辨光刻技术急需解决的关键技术问题。

[0003] 1999年Euclid E.Moon等人提出采用干涉空间位相成像方法对光刻间隙进行检测。该检测技术是在掩模上刻蚀TCG结构的二维棋盘光栅，光纤激光经过衍射，反射，再衍射等过程形成干涉条纹，通过处理干涉条纹数据，可以高精度的解析出间隙值。

[0004] 2016年罗先刚研究员等人提出一种基于啁啾光栅衍射成像方法对光刻间隙进行检测。该检测技术通过光栅衍射成像技术，实现纳米量级的在线检测和控制。

[0005] 本发明的一种超分辨光刻的间隙检测装置。该装置通过多波长频域干涉方法，实现掩模与光刻衬底之间的间隙检测。实现间隙曝光，有效的保护了超分辨光刻器件，保证光刻图形质量。

发明内容

[0006] 本发明需要解决的技术问题是：提出一种基于超分辨光刻间隙检测装置。该装置通过多波长频域干涉方法，实现掩模与光刻衬底之间的间隙检测。实现间隙曝光，有效的保护了超分辨光刻器件，保证光刻图形质量。

[0007] 为了实现所述目的，本发明的装置包括白光光源，Y型光纤，物镜镜框，光纤准直镜，掩模，基片，纳米工件台，光谱仪和上位机，其中光纤准直镜和掩模由镜框进行装夹；掩模的非图形区域留有半透半反的窗口，且半透半反的窗口处镀有铬层，同时基片上镀有银层，从白光光源输出的光由Y型光纤将入射光导入光纤准直镜，入射光在掩模的半透半反窗口产生分光，一束光反射回光纤准直镜内部，另一束光经掩模的半透半反窗口透射后，经基片表面的银层反射，透过掩模的半透半反窗口被光纤准直镜接收，此时，被返回的两束光由Y型光纤返回光谱仪，由光谱仪进行探测，因为两束光经过的光程不同，从而产生相位差，在上位机中分析不同波长对应的相位差，获得掩模与基片之间的绝对距离，控制纳米工件台的Z轴运动消除间隙，实现纳米图形的曝光。

[0008] 进一步的，所述掩模的非图形区域留有半透半反的窗口，且半透半反窗口处镀5nm厚的铬层，基片上镀30nm厚的银层。

[0009] 本发明与现有技术相比的优点在于：

[0010] 本发明是一种基于超分辨光刻的间隙检测装置，属于超分辨光刻装置的改进和创新。该装置通过对光谱仪接收到两束光的光谱分布进行分析，可以获得基片和掩模的光程差绝对值，进而获得基片和掩模两者之间光程差引起的相位差，实现掩模和基片之间的绝对间隙检测，能实现±4nm的检测；实现纳米级的间隙曝光，有效的保护了超分辨光刻器件，保证光刻图形质量。

附图说明

[0011] 图1为超分辨光刻的间隙检测装置的示意图；

[0012] 图2为掩模图形示意图。

[0013] 图中附图标记含义为：1为白光光源，2为Y型光纤，3为物镜镜框，4为光纤准直镜，5为掩模，6为基片，7为纳米工件台，8为光谱仪，9为上位机，5-1为图形区域，5-2为半透半反窗口。

具体实施方式

[0014] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

[0015] 图1为超分辨光刻的间隙检测装置的示意图，该装置包括白光光源1，Y型光纤2，物镜镜框3，光纤准直镜4，掩模5，基片6，纳米工件台7，光谱仪8和上位机9。其中光纤准直镜4和掩模5由物镜镜框3进行装夹；掩模5的非图形区域留有半透半反的窗口，且半透半反的窗口处镀有铬层，同时基片6上镀有银层。从白光光源1输出的光由Y型光纤2将入射光导入光纤准直镜4，入射光在掩模5下的半透半反窗口产生分光，一束光反射回光纤准直镜4内部，另一束光经掩模5的半透半反窗口透射后，经基片6表面的银层反射，透过掩模5的半透半反窗口被光纤准直镜4接收。此时，被返回的两束光由Y型光纤2返回光谱仪8，由光谱仪8进行探测。因为两束光经过的光程不同，从而产生相位差，在上位机9中分析不同波长对应的相位差，获得掩模与基片之间的绝对距离，控制纳米工件台7的Z轴运动消除间隙，实现纳米图形的曝光。

[0016] 该装置中，掩模5的非图形区域留有半透半反的窗口，且半透半反窗口处镀5nm厚的铬层。基片6上镀有30nm厚的银层。

[0017] 图2为掩模图形示意图，掩模图形分为图形区域5-1，半透半反窗口5-2，半透半反窗口5-2镀有铬层，且离图形区域5-1有1mm的距离。

[0018] 该间隙检测装置能实现0—100mm的检测范围，其检测精度能达到±4nm，从而实现间隙曝光，保护超分辨光刻器件。

[0019] 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，可理解想到的变换和替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。