在蝕刻材料中制造結(jié)構(gòu)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的在蝕刻材料中制造結(jié)構(gòu)的方法。此類方法具體被設(shè)計成蝕刻工藝，且例如在半導(dǎo)體技術(shù)或光子學(xué)領(lǐng)域優(yōu)選用于制造二維或三維的微結(jié)構(gòu)或微光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在此類方法中，曝光裝置所規(guī)定的記錄區(qū)往往小于整體上想要獲得的結(jié)構(gòu)。因此為了制造擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，將整個結(jié)構(gòu)拆分成若干子結(jié)構(gòu)并依次記錄這些子結(jié)構(gòu)。為此需要逐步改變記錄區(qū)在襯底表面的相對位置，并且在記錄區(qū)每到達(dá)一個位置時記錄一個子結(jié)構(gòu)。
[0003]因此，必須將各個子結(jié)構(gòu)精確定位并相互對準(zhǔn)地拼接在一起。
[0004]為達(dá)此目的，已知做法是將襯底和/或曝光裝置布置在可高度精確地在兩個維度上進(jìn)行移動的工作臺上。這樣的高精度工作臺例如可用干涉測量裝置加以監(jiān)測和控制。但這類裝置技術(shù)復(fù)雜且往往要求對運行環(huán)境條件進(jìn)行精確控制并保持其穩(wěn)定，從而使這種做法變得成本尚昂。
[0005]還有一種已知做法是借助參考結(jié)構(gòu)來檢驗記錄各子結(jié)構(gòu)時記錄區(qū)的定位并在定位有偏差時進(jìn)行校正。例如，DE 10 2006 036 172 A1在權(quán)利要求1前序部分范圍內(nèi)揭示，借助與襯底工作臺耦合的調(diào)整用結(jié)構(gòu)來校準(zhǔn)記錄區(qū)的移動。其中，該調(diào)整用結(jié)構(gòu)與待加工襯底分離設(shè)置，意即，該調(diào)整用結(jié)構(gòu)并非產(chǎn)生于襯底上。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)還借助專門制備的襯底來實施這種制造結(jié)構(gòu)的方法，在這些襯底上已定義有擴(kuò)展的參考結(jié)構(gòu)。但這樣的參考結(jié)構(gòu)會永久保留在襯底上且通常由不同于待制造結(jié)構(gòu)的材料構(gòu)成。如此一來，該參考結(jié)構(gòu)便會產(chǎn)生干擾。此外，該參考結(jié)構(gòu)的設(shè)計和形狀無法改動，也就不可能根據(jù)待制結(jié)構(gòu)來作相應(yīng)調(diào)整。另外，該參考結(jié)構(gòu)是通過單獨的制備步驟而產(chǎn)生，這會延長加工時間并加大相關(guān)工藝的整體難度。原則上也可以利用襯底原本就存在的表面特性或表面結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)該襯底的對準(zhǔn)與定位，這些表面特性或表面結(jié)構(gòu)是已知的或者例如借助顯微技術(shù)來加以檢測(“correlat1n stitching，相關(guān)拼接”)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是在制造由子結(jié)構(gòu)組成的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)時，以技術(shù)上盡可能簡單的方式確保各個子結(jié)構(gòu)的精確定位和相互間的匹配，同時相對于現(xiàn)有技術(shù)降低對環(huán)境條件控制的要求，并在設(shè)計結(jié)構(gòu)時獲得較高靈活度。
[0008]本發(fā)明用以達(dá)成該目的的解決方案為一種如權(quán)利要求1所述的在蝕刻材料中制造結(jié)構(gòu)的方法。進(jìn)一步的技術(shù)方案包含于從屬權(quán)利要求和以下描述中。
[0009]本案請求保護(hù)的方法涉及在蝕刻材料(例如襯底表面如晶片表面所涂布的蝕刻材料)中制造結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可大體在平面內(nèi)一維或二維延伸。該結(jié)構(gòu)也可以是三維物體。通過用曝光裝置的至少一個記錄束(例如激光束或電子束)在蝕刻材料中進(jìn)行局部照射來依序記錄數(shù)個子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而記錄所述結(jié)構(gòu)。為了記錄所述子結(jié)構(gòu)，在接連實施的定位步驟中在蝕刻材料中(例如相對于襯底表面)依序移動并定位曝光裝置的記錄區(qū)。該記錄區(qū)的移動和定位原則上可在所有空間方向上進(jìn)行，例如平行于或垂直于襯底表面。而后在已定位的記錄區(qū)內(nèi)分別記錄一個子結(jié)構(gòu)，接著再按需要進(jìn)一步移動記錄區(qū)。為了定位記錄區(qū)以記錄子結(jié)構(gòu)，用成像型測量裝置檢測參考結(jié)構(gòu)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，在每個使得記錄區(qū)移動并定位的定位步驟中，在記錄子結(jié)構(gòu)之前、期間或之后，借助記錄束在蝕刻材料中產(chǎn)生至少一個對應(yīng)于該子結(jié)構(gòu)的參考結(jié)構(gòu)元素(為所述參考結(jié)構(gòu)的一部分)。而后在移動記錄區(qū)以記錄另一子結(jié)構(gòu)之后，用成像型測量裝置檢測已記錄的參考結(jié)構(gòu)元素。具體在記錄區(qū)內(nèi)部檢測參考結(jié)構(gòu)元素。但也可以在記錄區(qū)外部進(jìn)行檢測。
[0011 ] 本發(fā)明的方法具體可被設(shè)計成無掩模蝕刻法。其不使用大面積的掩模，而是在不使用掩模的情況下通過精確的射束導(dǎo)引來記錄結(jié)構(gòu)。這樣就能記錄可靈活調(diào)整的結(jié)構(gòu)，且免去了改裝設(shè)備的麻煩。
[0012]為了產(chǎn)生擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，例如通過軟件技術(shù)將整體結(jié)構(gòu)拆分成若干可以平面并置或分層堆置的子結(jié)構(gòu)。在(特別相對于襯底表面)逐步移動的記錄區(qū)內(nèi)依序記錄這些子結(jié)構(gòu)。在記錄子結(jié)構(gòu)之前、期間或之后，在同一個記錄區(qū)內(nèi)記錄該子結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的參考結(jié)構(gòu)元素。針對下一子結(jié)構(gòu)，借助這個參考結(jié)構(gòu)元素或先前已記錄的參考結(jié)構(gòu)元素來定位或配置記錄區(qū)。記錄下一子結(jié)構(gòu)時，按需要再度記錄相對應(yīng)的參考結(jié)構(gòu)元素并相應(yīng)地繼續(xù)實施所述方法。就此而言，用來對準(zhǔn)各個子結(jié)構(gòu)的整個參考結(jié)構(gòu)總是逐步用參考結(jié)構(gòu)元素現(xiàn)場構(gòu)建而成。所述方法的優(yōu)點還在于，在三個維度上相互錯開的堆置子結(jié)構(gòu)也能可靠地相互對準(zhǔn)。舉例而言，這在使用設(shè)有預(yù)定義標(biāo)記的襯底的情況下不易實現(xiàn)。
[0013]已記錄的參考結(jié)構(gòu)元素有助于以可靠的方式實現(xiàn)逐區(qū)對準(zhǔn)。在移動后的記錄區(qū)內(nèi)識別參考結(jié)構(gòu)時，相關(guān)的參考結(jié)構(gòu)元素本身出現(xiàn)于記錄區(qū)的坐標(biāo)系中。這就可以對有待在記錄區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的子結(jié)構(gòu)進(jìn)行校正，例如通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、縮放、位移、重新參考(Umreferenzierung)坐標(biāo)系或類似方式?？偸窃谙嚓P(guān)的記錄步驟中(即現(xiàn)場)進(jìn)行這一校正。這就不需要對蝕刻裝置的各個部件進(jìn)行相互間(例如調(diào)整用結(jié)構(gòu)相對于工作臺)的精確校準(zhǔn)。
[0014]所述記錄區(qū)基本由曝光裝置的技術(shù)實況所規(guī)定，且具體包括襯底表面上能夠以必要精度將記錄束導(dǎo)入的區(qū)域。
[0015]可以使用例如激光束作為記錄束，例如在被構(gòu)造成激光蝕刻機(jī)的曝光裝置中。但是，本發(fā)明的方法基本上不受所選用的蝕刻材料結(jié)構(gòu)化技術(shù)影響。例如可以使用電子束，例如在電子束蝕刻機(jī)中。
[0016]蝕刻材料在本發(fā)明范圍內(nèi)基本是指由于記錄束照射而改變其材料特性(特別是在顯影劑中的溶解度)的物質(zhì)。舉例而言，例如基于聚合物的抗蝕劑(Lithografielack)就是這樣的物質(zhì)。但也可以使用玻璃或如上所述被記錄束改變其特性的類玻璃蝕刻材料。光學(xué)蝕刻例如采用光刻膠。根據(jù)記錄束所引發(fā)的變化的類型，可以將抗蝕劑區(qū)分成所謂的負(fù)性抗蝕劑(在顯影劑中的溶解度因照射而降低)或所謂的正性抗蝕劑(在顯影劑中的溶解度因照射而升高)。負(fù)性抗蝕劑通常具有在記錄束作用下發(fā)生誘導(dǎo)聚合而交聯(lián)形成聚合物的單體。
[0017]本發(fā)明的另一方面是對這樣一種蝕刻材料進(jìn)行使用或者在襯底表面涂布這樣一種蝕刻材料，該蝕刻材料由于被記錄束局部照射而局部改變其中一項光學(xué)特性(特別是折射率)。在此情況下可以利用局部改變的光學(xué)特性來識別所述參考結(jié)構(gòu)元素。例如，通過局部折射率變化而定義的參考結(jié)構(gòu)元素作為可識別結(jié)構(gòu)出現(xiàn)于光學(xué)圖像(例如入射光、透射光或散射光)中。
[0018]根據(jù)進(jìn)一步的技術(shù)方案，移動記錄區(qū)后檢測先前所定義的參考結(jié)構(gòu)元素的位置和/或形狀，而后根據(jù)該參考結(jié)構(gòu)元素被識別到的位置和/或形狀來校正記錄區(qū)的定位和/或有待在記錄區(qū)內(nèi)記錄的子結(jié)構(gòu)的配置。因此，本發(fā)明的優(yōu)點是不需要使用復(fù)雜的技術(shù)設(shè)備(例如干涉測量系統(tǒng))來高度精確地定位記錄區(qū)。通過對參考結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行現(xiàn)場識別，可相應(yīng)修改或校正相關(guān)子結(jié)構(gòu)，從而補償定位誤差。
[0019]可行的是，根據(jù)參考結(jié)構(gòu)元素被檢測到的位置和/或形狀來改變記錄區(qū)的移動和/或調(diào)整子圖形。原則上可以采用已知方法來完成這一校正。具體而言，移動記錄區(qū)后(例如通過軟件技術(shù))獲