一種對(duì)準(zhǔn)光柵組及其光柵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種對(duì)準(zhǔn)光柵組及其光柵的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 納米壓印技術(shù)是一種新型光刻技術(shù)，通過(guò)將具有納米圖案的模板進(jìn)行機(jī)械壓印， 在涂有高分子材料的硅基板上形成等比例納米圖案。由于其高精度、高分辨率、廉價(jià)的特 點(diǎn)，受到人們的廣泛關(guān)注。
[0003] 然而，如果采用紫外壓印技術(shù)進(jìn)行多層壓印時(shí)，需要采用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行套刻。現(xiàn)有 技術(shù)中，利用摩爾條紋的產(chǎn)生原理進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，即：當(dāng)兩種光柵相互疊加，會(huì)在視覺(jué)上形成周 期大于該兩種光柵周期的摩爾條紋，并且，摩爾條紋的周期由兩組光柵的周期差決定，周期 差越小，摩爾條紋的周期越大。通過(guò)這一原理，在透光模板和晶圓上分別形成對(duì)應(yīng)的光柵， 根據(jù)對(duì)準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生的莫爾條紋調(diào)整模板和晶圓的位置，最終得到高對(duì)準(zhǔn)精度的多層壓印圖 案。
[0004] 如圖1所示，現(xiàn)有的對(duì)準(zhǔn)光柵組包括透光模板上的一維光柵和晶圓上的二維光 柵，其中，圖la為透光模板上的一維光柵，圖lb為晶圓上的二維光柵。如圖2所示，其中， 晶圓為101，晶圓上的二維光柵為102,光刻膠為103,晶圓上的被壓印出的光刻圖案為104， 透光模板為106,透光模板上的一維光柵為105,當(dāng)光107以利特羅角度照射，重疊的對(duì)準(zhǔn)光 柵組102和105會(huì)產(chǎn)生一階衍射的莫爾條紋，通過(guò)該莫爾條紋判斷對(duì)準(zhǔn)光柵組的對(duì)準(zhǔn)程度， 從而對(duì)透光模板和晶圓的位置進(jìn)行調(diào)整。
[0005] 然而，現(xiàn)有技術(shù)得到的莫爾條紋模糊，不易判斷對(duì)準(zhǔn)光柵組的對(duì)準(zhǔn)程度，對(duì)準(zhǔn)精度 低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種對(duì)準(zhǔn)光柵組及其光柵的制作方法，提高了 光柵的衍射效率，增大了莫爾條紋的對(duì)比度，從而易于判斷對(duì)準(zhǔn)光柵的對(duì)準(zhǔn)程度，對(duì)準(zhǔn)精度 得到提高。
[0007] 技術(shù)方案如下：
[0008] 一種對(duì)準(zhǔn)光柵組，包括：
[0009] 設(shè)置于模板上的第一光柵和設(shè)置于晶圓上的第二光柵，所述第一光柵與所述第二 光柵相對(duì)設(shè)置；
[0010] 所述第一光柵的光柵底部覆蓋折射層，所述折射層的折射率大于1. 5。
[0011] 優(yōu)選的，所述折射層為金屬層、介電層或者半導(dǎo)體層。
[0012] 優(yōu)選的，所述折射層的厚度的取值范圍為lnm~50nm。
[0013] 優(yōu)選的，所述折射層為金屬層。
[0014] 優(yōu)選的，所述金屬層的厚度的取值范圍為10nm~30nm〇
[0015] 優(yōu)選的，所述第一光柵為一維光柵，所述第二光柵為二維光柵。
[0016] 優(yōu)選的，所述第一光柵在第一方向的周期與所述第二光柵在第一方向的周期差小 于所述第一光柵在第一方向的周期的十分之一。
[0017] 優(yōu)選的，當(dāng)所述折射層為金屬層時(shí)，所述金屬為鉻、鋁或者鈦；當(dāng)所述折射層為半 導(dǎo)體層時(shí)，所述半導(dǎo)體為硅、鍺或者碳化硅。
[0018] 優(yōu)選的，所述二維光柵在晶圓上的深度的取值范圍為10nm~500nm。
[0019] -種光柵的制作方法，應(yīng)用于所述的第一光柵，其特征在于，包括：
[0020] 提供模板；
[0021] 在所述模板上形成具有光柵圖案的掩膜層；
[0022] 在具有所述掩膜層的模板上刻蝕，形成光柵結(jié)構(gòu)；
[0023] 在具有所述光柵結(jié)構(gòu)的模板上形成折射層，所述折射層的折射率大于1. 5 ;
[0024] 去除所述掩膜層，形成所述光柵。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0026] 本發(fā)明中的對(duì)準(zhǔn)光柵組及其光柵的制作方法，在模板上的第一光柵的光柵底部覆 蓋折射層，所述折射層的折射率大于1. 5,可以提高所述第一光柵的衍射效率，增大所述第 一光柵和所述第二光柵對(duì)準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生的莫爾條紋的對(duì)比度，從而易于判斷對(duì)準(zhǔn)光柵的對(duì)準(zhǔn)程 度，提高了所述對(duì)準(zhǔn)光柵組的對(duì)準(zhǔn)精度。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其 他的附圖。
[0028] 圖1是現(xiàn)有的對(duì)準(zhǔn)光柵組的圖形示意圖；
[0029] 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)準(zhǔn)光柵組的對(duì)準(zhǔn)示意圖；
[0030] 圖3是本發(fā)明光柵制作方法的流程示意圖
[0031] 圖4是實(shí)施例一中的對(duì)準(zhǔn)光柵組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖5是實(shí)施例一中的二維光柵的深度和對(duì)準(zhǔn)光柵組的一階衍射效率之間的關(guān)系 圖；
[0033] 圖6是實(shí)施例一中的二維光柵在第一方向的一階衍射效率曲線圖；
[0034] 圖7是實(shí)施例一中的二維光柵在在垂直于第一方向的方向的一階衍射效率曲線 圖；
[0035]圖8是實(shí)施例一中的鉻層的厚度與衍射效率關(guān)系圖；
[0036] 圖9是實(shí)施例一中的對(duì)準(zhǔn)光柵組的SEM圖像；
[0037]圖10是實(shí)施例一中的莫爾圖案；
[0038]圖11是實(shí)施例一中的不同厚度鉻層的一階衍射效率變化曲線圖；
[0039] 圖12是實(shí)施例二中的光柵的制作方法流程圖；
[0040] 圖13~17是實(shí)施例二中的光柵的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0042]如【背景技術(shù)】所述，現(xiàn)有技術(shù)得到的莫爾條紋模糊，不易判斷對(duì)準(zhǔn)光柵組的對(duì)準(zhǔn)程 度，對(duì)準(zhǔn)精度低。發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，造成這種問(wèn)題的原因是，壓印的光刻膠為透光材料， 其光學(xué)性質(zhì)對(duì)現(xiàn)有的對(duì)準(zhǔn)光柵組的衍射產(chǎn)生了影響，從而使得該對(duì)準(zhǔn)光柵組得到的莫爾條 紋模糊，不易判斷，造成該對(duì)準(zhǔn)光柵組對(duì)準(zhǔn)精度低。
[0043]發(fā)明人進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，影響對(duì)準(zhǔn)光柵組的對(duì)準(zhǔn)光柵組對(duì)準(zhǔn)精度低的主要原因是 光刻膠的折射率與模板的折射率相近，如圖2所示，當(dāng)進(jìn)行光刻膠的壓印時(shí)，光刻膠103填 充入模板上的一維光柵105中，部分或全部抵消了一維光柵105的光學(xué)作用，從而造成了莫 爾條紋模糊，甚至無(wú)法得到莫爾條紋。
[0044] 基于上述研究，發(fā)明人經(jīng)過(guò)多方面的分析實(shí)驗(yàn)后，提出一種對(duì)準(zhǔn)光柵組，包括：設(shè) 置于模板上的第一光柵和設(shè)置于晶圓上的第二光柵，所述第一光柵與所述第二光柵相對(duì)設(shè) 置；所述第一光柵的光柵底部覆蓋折射層，所述折射層的折射率大于1. 5。
[0045] 在本發(fā)明中，所述第一光柵與所述第二光柵相對(duì)設(shè)置，是指所述第一光柵與所述 第二光柵設(shè)置在模板和晶圓的相對(duì)面，且在將模板與晶圓的相對(duì)面重疊放置時(shí)，所述第一 光柵設(shè)置在模板的位置與所述第二光柵在晶圓的位置可重疊。所述第一光柵位于模板上的 位置，可以為所述模板壓印面的邊緣位置，或者所述模板壓印面的角落位置，或者根據(jù)實(shí)際 需要設(shè)定的其他特定位置。所述第二光柵則位于晶圓光刻面與所述第一光柵相對(duì)的位置。
[0046] 其中，所述第一光柵可以為一維光柵，也可以為二維光柵，所述第二光柵可以為二 維光柵，具體光柵結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定。所述第一光柵和所述第二光柵符合產(chǎn)生莫 爾條紋的光柵條件，即，當(dāng)光以利特羅角度照射重疊的第一光柵和第二光柵時(shí)，產(chǎn)生一階衍 射的莫爾條紋。其中，若第一光柵在X方向的周期是pXl，第二光柵在X方向的周期是px2， 則摩爾條紋的周期為p= (pxdpxybxfpxj)。
[0047] 并且，所述利特羅角度可以通過(guò)下式計(jì)算得到：
[0049] 其中，λ代表入射光的波長(zhǎng)，Py表不第二光柵Y方向的周期。
[0050] 并且，在本發(fā)明中，所述第一光柵底部覆蓋折射層，所述折射層的折射率大于1. 5， 可以增大第一光柵與光柵底部的折射率差，使得第一光柵的光學(xué)作用增強(qiáng)，從而提高所述 對(duì)準(zhǔn)光柵組的衍射效率，增大所述第一光柵和所述第二光柵對(duì)準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生的莫爾條紋的對(duì)比 度，從而易于判斷對(duì)準(zhǔn)光柵組的對(duì)準(zhǔn)程度，提高了所述對(duì)準(zhǔn)光柵組的對(duì)準(zhǔn)精度。
[0051] 并且，提供了本發(fā)明中所述第一光柵的一種制作方法，如圖3中的流程圖，包括：
[0052] 步驟S101 :提供模板；
[0053] 步驟S102:在所述模板上形成具有光柵圖案的掩膜層；
[0054] 步驟S103 :在具有所述掩膜層的模板上刻蝕，形成光柵結(jié)構(gòu)；
[0055] 步驟S104:在具有所述光柵結(jié)構(gòu)的模板上形成折射層，所述折射層的折射率大于 1. 5 ；
[0056] 步驟S105 :去除所述掩膜層，形成所述光柵。
[0057] 通過(guò)在模板上的第一光柵的光柵底部形成折射層，所述折射層的折射率大于1. 5， 可以提高所述對(duì)準(zhǔn)光柵組的衍射效率，增大所述第一光柵和所述第二光柵對(duì)準(zhǔn)時(shí)產(chǎn)生的莫 爾條紋的對(duì)比度，從而易于判斷對(duì)準(zhǔn)光柵組的對(duì)準(zhǔn)程度，提高