用于印刷具有大焦深的周期圖案的方法和設(shè)備技術(shù)

一種用于向光敏層中印刷所需圖案的方法包括：提供承載與第一方向平行的線性特征的圖案的掩模；布置與所述掩模平行并且從所述掩模分離的層；生成基本上單色光并且在基本上在與所述第一方向平行的平面中的角度范圍上用所述光照射掩模圖案，由此掩模透射的每個(gè)照射角度的光形成在Talbot平面之間的橫向強(qiáng)度分布的范圍并且在層處形成光場(chǎng)分量，并且所述分量的疊加印刷所需圖案，其中相對(duì)于波長(zhǎng)、間隔和周期選擇角度的范圍，使得所述分量的疊加基本上等同于光以角度之一形成的橫向強(qiáng)度分布范圍的平均。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)主要地涉及如運(yùn)用于制作微(miciO-)和納米結(jié)構(gòu)的光刻領(lǐng)域，并且它特別地涉及如運(yùn)用于向襯底上的光敏層上傳送掩模中定義的特征的周期圖案的Talbot成像領(lǐng)域，并且更特別地涉及在一個(gè)維度中是周期性的圖案的印刷。
技術(shù)介紹
平版印刷(lithographic)制作實(shí)現(xiàn)表面上的微和納米圖案的形成。光刻(photolithographic)技術(shù)通過(guò)將光敏表面暴露于具有與所需圖案對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度分布的光場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。光敏表面通常是感光膠片的薄層，諸如光刻膠(photoresist),向襯底上直接或者在其他材料或者結(jié)構(gòu)化的材料的中間層上間接涂覆該薄層。在光刻膠中出現(xiàn)的化學(xué)或者物理改變?cè)诤罄m(xù)工藝中用來(lái)在襯底的材料中或者在襯底上的另一材料的層中獲得所需圖案。在最常用的光刻技術(shù)中，使用光學(xué)系統(tǒng)向襯底表面上投影在掩模中初始定義的圖案的圖像。許多應(yīng)用需要高分辨率柵圖案的形成，這些柵圖案包括在一個(gè)方向上用亞微米周期(sub-micron period)重復(fù)的平行線和間隔。這樣的應(yīng)用的例子是光柵偏振器(gratingpolarizer)、用于生物醫(yī)學(xué)傳感器的稱合光柵和用于太陽(yáng)能電池的陷光光柵。基于Talbot效應(yīng)的專門化的光刻技術(shù)有利于從掩模向襯底上傳送這樣的圖案，因?yàn)樗苊馐褂贸Ｒ?guī)成像系統(tǒng)，該常規(guī)成像系統(tǒng)對(duì)于高分辨率圖案而言一般是復(fù)雜和高成本的。在這一技術(shù)中，用單色光的準(zhǔn)直束照射定義周期圖案的掩模，并且圖案衍射的光在Talbot圖像平面中在距掩模的某些距離處重建圖案的“自圖像”(例如參見(jiàn)C.Zanke等人的Large areapatterning for photonic crystals via coherent diffraction lithography, J.Vac.Sc1.Technol.B 22, 3352 (2004))。下式將在相繼Talbot圖像平面之間的間隔S與照射波長(zhǎng)λ和圖案的周期P相關(guān): S Zp1Ik…式(I) 在Talbot平面中的自圖像之間是具有更高空間頻率的所謂Talbot子圖像。通過(guò)在這些分?jǐn)?shù)Talbot平面(fractional Talbot plane)之一處放置光刻膠涂覆的襯底，印刷周期圖案，該周期圖案的空間頻率比在原掩模中的空間頻率高。當(dāng)優(yōu)化掩模中的圖案的占空比、也就是線的寬度與空間的寬度之比以在分?jǐn)?shù)Talbot平面中產(chǎn)生高對(duì)比度的強(qiáng)度分布時(shí)改進(jìn)用這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)的結(jié)果(參見(jiàn)美國(guó)專利號(hào)4，360，586)。在現(xiàn)有技術(shù)中，也已知可以通過(guò)從相移材料制作掩模中的周期圖案來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)Talbot圖像的對(duì)比度。然而利用Talbot技術(shù)，自圖像和子圖像的強(qiáng)度分布對(duì)距掩模的距離很敏感，也就是說(shuō)，它們具有很窄的景深(depth of field)。這意味著必須相對(duì)于掩模對(duì)襯底很準(zhǔn)確地定位以便獲得正確印刷的柵格。這隨著減少柵格周期而變得越來(lái)越困難，因?yàn)樽詧D像和子圖像的景深與圖案周期的平方成比例。另外，如果需要向不很平坦或者在它的表面上具有形貌(topographical)特征的襯底上或者向厚光刻膠層中印刷圖案，則實(shí)現(xiàn)所需結(jié)果可能是不可能的。近來(lái)已經(jīng)引入消色差Tablet平版印刷(achromatic Talbot lithogrphy)作為用于以成本有效方式印刷高分辨率周期圖案的新方法(參見(jiàn)N.Guerineau等人的〃Talbot experiment re-examined: demonstration of an achromatic and continuousself-1maging regime, Opt.Commun.180, pp.199-203 (2000) ；H.H.Solak 等人的Achromatic Spatial Frequency Multiplication: A Method for Production ofNanometer-Scale Periodic Structures, J.Vac.Sc1.Technol., 23, pp.2705-2710(2005);以及美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?008/0186579)。它提供用于平版印刷應(yīng)用的兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn):第一，它克服了在上文提到的經(jīng)典Talbot方法中遇到的景深問(wèn)題，并且第二，對(duì)于許多圖案類型而言，印刷的圖案具有比在掩模中的空間頻率高的空間頻率，也就是說(shuō)，它可以執(zhí)行空間頻率倍增。消色差Tablet平版印刷(ATL)用來(lái)自寬帶源的準(zhǔn)直束照射掩模，并且在距掩模的某一距離處或者以外放置待印刷的襯底，生成的圖像在該距離變得靜止，也就是說(shuō)、對(duì)于距離的進(jìn)一步而不變。下式將待形成的靜止圖像所需要的最小距離Clmin與掩模中的圖案周期P和照射的光譜帶寬Λ λ相關(guān):本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2010.07.07 US 12/831,3371.一種用于向襯底上形成的光敏層中印刷線性特征的所需周期性圖案的方法，該方法包括: a)提供掩模，所述掩模承載具有周期的與第一方向平行的線性特征的掩模圖案，所述周期是所需圖案的周期的兩倍； b)與所述掩模基本上平行地并且用距所述掩模圖案的間隔布置所述光敏層； c)以波長(zhǎng)生 成基本上單色光；并且 d)在基本上在與所述第一方向平行的第一平面中的角度范圍上用所述光照射所述掩模圖案，由此所述掩模透射的在每個(gè)照射角度的光形成在Talbot平面之間的橫向強(qiáng)度分布范圍并且在所述光敏層處形成光場(chǎng)分量，并且所述分量的疊加印刷所述所需圖案； 其中相對(duì)于所述波長(zhǎng)、所述間隔和所述周期選擇所述角度范圍，使得所述分量的疊加基本上等同于光在所述照射角度之一形成的所述橫向強(qiáng)度分布范圍的平均。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中光以所述范圍上的每個(gè)角度同時(shí)照射所述掩模圖案的每個(gè)特征。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中光以所述范圍上的每個(gè)角度依次照射所述掩模圖案的每個(gè)特征。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中同時(shí)照射所述掩模圖案的所述特征。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中依次照射所述掩模圖案的所述特征。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光在所述角度范圍上具有平滑或者急劇變化的強(qiáng)度分布。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光在所述角度范圍上具有基本上均勻或者基本上高斯的強(qiáng)度分布。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述角度范圍具有在范圍10°至60°中的平均角度。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述角度范圍的角度帶寬是所述平均角度至少二分之一。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用分析公式、計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)驗(yàn)優(yōu)化中的至少一種來(lái)選擇所述角度范圍。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述掩模中的所述線性特征包括不透明材料和相移材料中的至少一種材料的線。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述掩模中的所述線性特征包括透射材料的線，所述線的厚度跨越所述特征變化。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述掩模圖案的每個(gè)周期有至少兩個(gè)線性特征。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中線性特征的所需圖案的周期和線性特征的掩模圖...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：F克盧貝，C戴斯，H索拉克，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：尤利塔股份公司，
類型：
國(guó)別省市：