一种光栅掩模与硅片{111}晶面的对准方法技术

本发明专利技术提供了一种光栅掩模与硅片{111}晶面的对准方法，包括以下步骤：A)在硅片上制作具有光栅衍射特性的多个对准标志图形，各对准标志图形具有与所述硅片的定位边平行的两长边；B)将步骤A)得到的硅片进行湿法刻蚀，使所述对准标志图形的长边沿着硅片的{111}晶面截止，得到具有多个第一对准标志图形的硅片；C)定位表征光栅掩模的基准线，采用激光照射所述多个第一对准标志图形的长边，得到所述多个第一对准标志图形的长边的衍射斑，将所述基准线与所述衍射斑重合。该对准方法只需要制作一次对准标志图形，无需显微镜观察比较，便可零误差定位{111}晶面，并利用其衍射特性进行表征。该方法对准总误差≤±0.016°。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及光栅掩模制作的微细加工
，尤其设及一种光栅掩模与娃片 {111}晶面的对准方法。
技术介绍
高性能X射线透射光栅在激光惯性约束核聚变（IC巧和天文观测等重要领域有着 刚性需求，其具有高线密度和高衍射效率的特点，要求光栅槽型保持高深宽比W及光滑的 衍射面。各向异性湿法刻蚀是娃基透射光栅制备的重要技术，其中光栅掩模与娃片{111} 晶面的对准精度决定了横向刻蚀的速率和侧壁的粗糖度。对准精度越高，侧壁越光滑，横向 刻蚀速率越小，对于高深宽比的娃光栅，工艺宽容度也越高。 目前，光栅掩模与娃片{111}晶面的对准方法通常采用扇形或圆形标志刻蚀出 {111}晶面，再用相应的定位与表征方法与光栅掩模对准。 MIT空间纳米技术实验室利用扇形标志湿法刻蚀方法结合电子显微镜在<110〉娃 片上定位横向刻蚀宽度最小的矩形条垂直{111}晶面，再通过位置敏感探测器，使干设条 纹与之对准，完成掩模制作。该对准方法，仅适用于复杂的扫描光束干设系统，且由于靠近 垂直{111}晶面的许多矩形条横向刻蚀宽度相近难W分辨，使垂直{111}晶面的定位误差 在0.r左右，占总误差的90%。另一种对准方法是利用扇形标志湿法刻蚀方法定位出 <110〉娃片的垂直{111}晶面，并在娃片上制作出与其平行的参考光栅，在光路中使参考光 栅与干设条纹对准。该方法得到了较高的对准精度，不针对特定系统，较为普适。但依然 采用显微镜寻找横向刻蚀宽度最小的扇形条来定位{111}晶面，人工定位误差占总误差的 75% ;且用了两次光刻完成参考光栅的制作，耗时长，过程繁琐，对准标志占用单晶娃的面 积大，工艺有待优化。 阳0化]利用圆形标志湿法刻蚀出六边形定位{111}晶面的方法也被广泛应用于大周期 的光栅掩模制作中，但受限于圆形标志的尺寸，该方法误差较大在0.2°左右，不适用于高 线密度透射光栅的制作。 现有的对准方法中，均是采用S步走的思路，即：第一步-定位晶向，利用圆形或 扇形等标志刻蚀出{111}晶面，再用显微镜等手段寻找代表晶向的线条，并将其定位成垂 直{111}晶面；第二步-表征晶向，利用该线条代表{111}晶面，制作与其平行的参考光栅 或直接扫描跟踪，将{111}晶面表征；第=步-掩模对准，将表征{111}晶面的参考光栅或 单根线条与代表着光栅掩模方向的干设条纹等对准，从而完成光栅掩模与{111}晶面的对 准。上述步骤中，定位晶向是误差的主要来源，占总误差的70%W上，可操作性差，需要利用 显微镜反复寻找比较，费时费力，且精度很难提高。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种超高精度光栅掩模与娃片{111}晶面的对 准方法。 有鉴于此，本申请提供了一种光栅掩模与娃片{111}晶面的对准方法，包括W下 步骤： A)，在娃片上制作具有光栅衍射特性的多个对准标志图形，各对准标志图形具有 与所述娃片的定位边平行的两长边； B)，将步骤A)得到的娃片进行湿法刻蚀，使所述对准标志图形的长边沿着娃片的 {111}晶面截止，得到具有多个第一对准标志图形的娃片； C)，定位表征光栅掩模的基准线，采用激光照射所述多个第一对准标志图形的长 边，得到所述多个第一对准标志图形的长边的衍射斑，将所述基准线与所述衍射斑重合。 优选的，所述对准标志图形为矩形。 优选的，所述矩形的长边为50~1000Jim，宽度为10~50Jim。 优选的，所述对准标志图形的数量大于20,总面积小于1mm2。 优选的，所述娃片为<110〉娃片或<100〉娃片。 优选的，所述湿法刻蚀的时间小于地。 优选的，所述湿法刻蚀的刻蚀液为各向异性刻蚀液。 本申请提供了一种光栅掩模与娃片{111}晶面对准的方法，其首先是在娃片上 制作一块小面积的具有光栅衍射特性的对准标志图形，随着湿法刻蚀的进行，对准标志图 形的两长边会严格沿着单晶娃的{111}晶面刻蚀截止，直至刻蚀完成，整个对准标志图形 的两长边完全倾斜，并表现出新的光栅衍射特性，利用湿法刻蚀后对准标志图形的衍射特 性，可W直接表征{111}晶面，将对准标志图形的衍射斑与表征掩模光栅掩模方向的定位 标准线对准，从而完成{111}晶面与光栅掩模的高精度对准。该对准方法只需要制作一 次对准标志图形，经过短时间的湿法刻蚀后，无需显微镜观察比较，便可零误差定位{111} 晶面，并利用其衍射特性进行表征。试验结果表明，本申请提供的对准方法对准总误差 《±0. 016。。【附图说明】 图1为本专利技术矩形对准标准的示意图； 图2为本专利技术矩形对准标志的湿法刻蚀结构演化示意图； 图3为本专利技术矩形对准标志的制作流程图； 图4为本专利技术矩形对准标志与光栅掩模对准的示意图。【具体实施方式】 为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是 应当理解，运些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的 限制。 本专利技术实施例公开了一种光栅掩模与娃片{111}晶面的对准方法，包括W下步 骤：A)，在娃片上制作具有光栅衍射特性的多个对准标志图形，各对准标志图形具有 与所述娃片的定位边平行的两长边；B)，将步骤A)得到的娃片进行湿法刻蚀，使所述对准标志图形的长边沿着娃片的 {111}晶面截止，得到具有多个第一对准标志图形的娃片； C)，定位表征光栅掩模的基准线，采用激光照射所述多个第一对准标志图形的长 边，得到所述多个第一对准标志图形的长边的衍射斑，将所述基准线与所述衍射斑重合。 本申请提供了一种光栅掩模与娃片{111}晶面对准的方法，其首先是在娃片上制 作一块小面积的具有光栅衍射特性的对准标志图形，随着湿法刻蚀的进行，对准标志图形 的两长边会严格沿着单晶娃的{111}晶面刻蚀截止，直至刻蚀完成，整个对准标志图形的 两长边完全倾斜，并表现出新的光栅衍射特性，利用湿法刻蚀后对准标志图形的衍射特性， 可W直接表征{111}晶面，将对准标志图形的衍射斑与表征掩模光栅掩模方向的定位标准 线对准，从而完成{111}晶面与光栅掩模的高精度对准。该对准方法只需要制作一次对准 标志图形，经过短时间的湿法刻蚀后，无需显微镜观察比较，便可零误差定位{111}晶面， 并利用其衍射特性进行表征，将对准总误差降到最低。 本申请是通过表征{111}晶面来实现光栅掩模的制作。在光栅掩模与{111}晶 面对准的过程中，本申请首先在娃片上制作了具有光栅掩模特性的多个对准标志图形，且 单个对准标志图形的两长边与娃片的定位边平行；即本申请制作的对准标志图形类似于矩 形，只是该申请中矩形的短边可W是直线，也可W是曲线，对此本申请没有限制。本申请所 述对准标志图形优选为矩形。 如图1所示，图1为本专利技术矩形对准标志的示意图，其中，1为娃片，2为湿法刻蚀 前的矩形对准标志，3为湿法刻蚀完成后的矩形对准标志，4为实际中的{111}晶面。 按照本专利技术，矩形对准标志的尺寸是综合考虑湿法刻蚀时间、制作倾斜角度W及 对准标志衍射效率优化设计的。设计原则为：（1)横向刻蚀宽度小于单个矩形的宽度；（2) 矩形的长度W及数量保证衍射斑肉眼可见；（3)保证湿法刻蚀时间尽量短。W上原则互相 制约，湿法刻蚀时间优选小于地，单个矩形的长度优选为50~100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光栅掩模与硅片{111}晶面的对准方法，包括以下步骤：A)，在硅片上制作具有光栅衍射特性的多个对准标志图形，各对准标志图形具有与所述硅片的定位边平行的两长边；B)，将步骤A)得到的硅片进行湿法刻蚀，使所述对准标志图形的长边沿着硅片的{111}晶面截止，得到具有多个第一对准标志图形的硅片；C)，定位表征光栅掩模的基准线，采用激光照射所述多个第一对准标志图形的长边，得到所述多个第一对准标志图形的长边的衍射斑，将所述基准线与所述衍射斑重合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，刘正坤，邱克强，郑衍畅，刘颖，洪义麟，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34