马鹏鹏

◆摘  要：本文對全息光刻技术进行简单介绍，并对影响全息光刻图形质量的印象因素进行了分析。

◆关键词：全息光刻;影响;分辨率;图形质量

半导体器件发展速读非常快，特别是在器件方面，基本实现了3年下降60%～70%的线宽。以DRAM为代表的IC技术，线宽已经达到了0.13，在国际尖端项目中已经进入了50nm线宽的程度，所以集成电路更新换代重要工艺的光刻技术在深度光刻和高分辨率的发展方向上发展，国际新型极端技术不断涌现。

一、全息光刻概述

全息光刻是一种在分辨率和曝光视场可以得到兼顾的光刻技术，采用离轴全内反射（TIR）全息光刻技术，达到了在150mmX150mm基片上印制0.12[μ]m的高分辨图像，此图像曝光波长为364nm，我们采用分布重复的方法进行再次曝光，还可以再次提高曝光视场。此外全息光刻结构比较简单，可以与传统微电子光刻工艺兼容，在声表面滤波器，光互联，大尺寸平板显示和有源矩阵液晶显示器技术方面有着广泛的应用。

二、全息光刻耦合波理论分析

全息光刻包含有镜面全息光刻、聚焦全息光刻、全内反射全息光刻三类，目前来看全内反射全息光刻最有前景，且现如今发展势头最强。全息光刻采用波前共轭的全息方法，通过记录和再现两种方式实现，记录时同全内反射全息方式，把物体携带的信息用干涉方法记录在介质上，在通过显影和定影的方式成为券消息掩摸，再将其放回原处，在利用记录参考光共轭在现照明光束照明全息掩模，在全息掩模衍射后形成实像，这是初始传统光掩模的再现像，用光致抗蚀制剂来实现介质记录，抗蚀制剂基片放在记录时物体所处的位置上，保持与全息掩膜的间距不变，实现传统光刻掩模上微细图形的信息精准的转到了抗蚀制剂基片上，因此，全息掩模的衍射效率和再现时是否精密复位是影响光刻图形质量的重要影响因素。

三、影响全息光刻图形质量因素

全息光刻技术很早就被用于电子期间制备，学界研究最多是用全息光刻形成分布反馈半导体激光器的光栅结果，在这种技术中全息光刻与光诱导湿法化学腐蚀相结合，可以获得更为精细的光栅结构，是一种简单精细光栅制备方法。半导体样品在腐蚀液中，当光束在半导体晶片表面形成光栅图样时，由于光诱导液相腐蚀作用，在半导体表面形成光栅图形，周期为[S=λ/（2nsinθi）]，其中[λ]是入射光波长，n为腐蚀液的折射率，[θi]是光束的入射角。改变想关光束的入射角，就能够改变光束的入射角，能制备各种尺寸的光栅结构。

全息光刻图形质量主要与记录和再现时记录介质折射率的改变（即平均介电常数的改变），通过全息掩模光程的改变（由介质的膨胀或收缩引起），全息掩模复位时空间间距的改变以及再现照明光的入射角（是否完全共轭再现）有关。以上任一参数的改变均将直接影响结果。但我们可以寻找一些合适的条件，使这些参数所带来的影响相互补偿，从而最终提高图形光刻分辨率和图像质量。

四、全息掩模复位精度对光刻图形质量的影响

若全息掩模复位时在xy平面内平移，只要仍在再现照明光照射的范围内，该平移就不会对结果有影响。若在xy平面旋转角度Δθ，根据衍射特性，再现像也相应的在抗蚀剂基片平面旋转角度Δθ。若在yz面旋转角度Δθ′，这等效于再现照明光入射时偏离了布拉格角Δθ′。下面考虑全息掩模复位时对空间间距的灵敏性，即全息掩模相对于抗蚀剂基片在z方向的复位误差对结果的影响，由球差引起的相移。

五、设计全息光刻实验系统需注意的影响因素

首先，要保证完全共轭的再次重现，需要在实验系统中设置一个可以转动的全反射镜，这样可以实现光速的完全共轭，又不需要使用全息掩模机械转动，更加方便精密复位。其次采用优质的记录介质是提高分辨率和图像质量，采用小介质的伸缩和平均介电常熟的改变对光刻分辨率的影响。最后为了保证全息掩模的精密复位，实验可以采用真空吸附装置以及不锈钢垫片减少空间间距的改变。通过摸索各种实验工艺参数，我们可以在提高分辨率的基础上只受初始光掩模分辨率限制的光刻图形。

参考文献

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