待光刻基板、光刻模板、近场扫描光刻方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种待光刻基板、光刻模板、近场扫描光刻方法及装置，在待光刻基板中设置第一双曲色散材料层，该第一双曲色散材料层位于第一基底与光刻胶之间，可以限制通过光刻胶层的局域光场的发射，在光刻模板中设置第二双曲色散材料层，该第二双曲色散材料层位于光刻胶层的入光侧，可以在局域光场入射光刻胶层前限制局域光场的发散，故采用本发明专利技术技术方案所述待光刻基板和所述光刻模板，可以延长近场扫描光刻中的焦深，可以提高光刻胶层的曝光质量，并大大提高近场扫描光刻的有效工作距离。

Method and Device of Substrate, Template and Near-field Scanning Lithography for Lithography

The invention discloses a method and device for lithographic substrate, lithographic template, near-field scanning lithography. A first hyperbolic dispersion material layer is arranged in the substrate to be lithographic. The first hyperbolic dispersion material layer is located between the first substrate and the photoresist, which can limit the emission of local light field through the photoresist layer, and a second hyperbolic dispersion material layer is arranged in the lithographic template. The second hyperbolic dispersion material layer is arranged in the photolithographic template. The astigmatic material layer is located at the entrance side of the photoresist layer, which can restrict the divergence of the local light field before the local light field enters the photoresist layer. Therefore, the photoresist substrate and the photoresist template described in the technical scheme of the present invention can extend the focal depth in the near-field scanning lithography, improve the exposure quality of the photoresist layer, and greatly improve the effective working distance of the near-field scanning lithography.

【技术实现步骤摘要】
待光刻基板、光刻模板、近场扫描光刻方法及装置
本专利技术涉及半导体工艺
，更具体的说，涉及一种待光刻基板、光刻模板、近场扫描光刻方法及装置。
技术介绍
光刻技术一直是半导体领域的核心关键技术，其质量直接影响了后端制程与器件的性能。随着摩尔定律的发展，器件的关键尺寸越来越小，需要更为精密的光刻设备来实现更小线宽的图形定义。想要获得更为细小的线宽，光刻机需要付出巨大的成本，进一步压缩光源的波长，进一步增大器件的数值孔径。尤其是目前极紫外光刻机的问世，单台售价已经突破1.1亿美金。近年来，纳米功能器件已经成为比较热门的研究课题，尤其是一些器件的结构尺寸小于亚波长量级时，新的物理原理与物理现象催生出一批新的功能器件。例如，微机电系统(MEMS)、纳米超表面材料、纳米仿生材料以及金属柔性网格等等。这些新兴功能器件通常需要比较精密的光刻手段来完成百纳米以下的图形定义，而昂贵的光刻机让这些低成本的器件制备变得困难重重。因此，发展一种低成本的可替代的光刻技术有着巨大的发展空间。近场扫描光刻是一种利用局域表面等离激元产生的深亚纳米光源，通过模板和第一基底的相对移动，完成单点直写式的曝光技术。但是，现有的近场扫描光刻方法有效工作距离较短。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术技术方案提供了一种待光刻基板、光刻模板、近场扫描光刻方法及装置，大大提高了近场扫描光刻的有效工作距离。为了实现上述目的，本本专利技术提供如下技术方案：一种待光刻基板，所述待光刻基板包括：第一基底；设置在所述第一基底表面的第一双曲色散材料层；设置在所述第一双曲色散材料层背离所述第一基底一侧表面的光刻胶层；其中，对所述待光刻基板进行近场扫描光刻时，所述待光刻基板用于与光刻模板相对设置，所述光刻模板用于提供局域光场照射所述光刻胶层；所述第一双曲色散材料层用于限制所述局域光场的发散。优选的，在上述待光刻基板中，所述第一双曲色散材料层包括：多层层叠交替设置的第一金属层以及第一绝缘介质层；其中，所述第一金属层与所述第一绝缘介质层均透光。优选的，在上述待光刻基板中，所述第一金属层为Ag薄膜层，所述第一绝缘介质层为SiNx薄膜层。优选的，在上述待光刻基板中，所述第一金属层的层数为4、或5、或6。本专利技术还提供了一种光刻模板，所述光刻模板包括：第二基底，所述第二基底包括光学天线；设置在所述第二基底表面的第二双曲色散材料层；其中，所述光学天线用于基于光源形成局域光场，所述第二双曲色散材料层用于限制所述局域光场的发散；所述光刻模板用于为待光刻基板进行近场扫描光刻时，为所述待光刻基板提供所述局域光场。优选的，在上述光刻模板中，所述第二双曲色散材料层包括：多层层叠交替设置的第二金属层以及第二绝缘介质层；其中，所述第二金属层与所述第二绝缘介质层均透光。优选的，在上述光刻模板中，所述第二金属层为Ag薄膜层，所述第二绝缘介质层为SiNx薄膜层。优选的，在上述光刻模板中，所述第二金属层的层数为4、或5、或6。本专利技术还提供了一种近场扫描光刻装置，所述近场扫描光刻装置包括：相对设置的待光刻基板以及光刻模板；其中，所述待光刻基板为上述任一项所述的待光刻基板；所述光刻模板为上述任一项所述的光刻模板。本专利技术还提供了一种近场扫描光刻方法，所述近场扫描光刻方法包括：提供一待光刻基板，所述待光刻基板包括：第一基底，设置在所述第一基底表面的第一双曲色散材料层，以及设置在所述第一双曲色散材料层背离所述第一基底一侧表面的光刻胶层；在所述待光刻基板朝向所述光刻胶层的一侧设置光刻模板，所述光刻模板包括：第二基底以及设置在所述第二基底表面的第二双曲色散材料层，所述第二双曲色散材料层与所述光刻胶层相对设置；所述第二基底包括光学天线；通过光源照射所述光学天线，以形成局域光场，通过所述局域光场对所述光刻胶层进行曝光；其中，所述第一双曲色散材料层与所述第二双曲色散材料层用于限制所述局域光场的发散。通过上述描述可知，本专利技术技术方案提供的待光刻基板、光刻模板、近场扫描光刻方法及装置至少具有如下有益效果：在待光刻基板中设置第一双曲色散材料层，该第一双曲色散材料层位于第一基底与光刻胶之间，可以限制通过光刻胶层的局域光场的发射，在光刻模板中设置第二双曲色散材料层，该第二双曲色散材料层位于光刻胶层的入光侧，可以在局域光场入射光刻胶层前限制局域光场的发散，故采用本专利技术技术方案所述待光刻基板和所述光刻模板，可以延长近场扫描光刻中的焦深，可以提高光刻胶层的曝光质量，并大大提高近场扫描光刻的有效工作距离。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种待光刻基板的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种光刻模板的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种近场扫描光刻装置的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的双曲色散材料层的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种色散关系曲线；图6为本专利技术实施例提供的一种双曲色散材料层的等效介电常数与波长的曲线图；图7是本专利技术技术方案与现有技术方案中近场扫描光刻装置的曝光效果对比示意图；图8为本专利技术实施例所述近场扫描光刻装置的SEM(扫描电子显微镜)图；图9为本专利技术实施例提供的一种近场扫描光刻方法的流程示意图；图10为本专利技术实施例提供的一种近场扫描光刻方法的系统结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。近场扫描光刻的具体实现原理是，通过特殊偏振的局域光场入射到光学天线(如脊型天线或是蝶形天线)的表面，在局域光场极化的作用下，产生电荷振荡，从而形成类电偶极子的局域光场辐射。这种出射局域光场是一种局域场。这种局域场的本征特性是在xy平面产生极小的光斑分布，在z方向则是以一种倏逝场的形式开展传播。这样的局域光场分布给曝光装置带来一定的困扰，即受限的工作距离。一般而言，以脊型天线为例，其产生的局域场的有效工作距离不超过50nm,特别的，当掩膜版与光刻胶的距离越小，产生的局域局域光场尺寸将进一步减小，光刻系统分辨率也将提升。然而当焦深很短且只有十几纳米时，图形的转印刻蚀将变得困难重重。本专利技术实施例针对现有近场扫描光刻工艺中存在短焦深，有效共工作距离短的问题，提供了一种结合双曲色散材料层延长焦深的技术方案，以提高近场扫描光刻的有效工作距离，可以实现百纳米焦深的近场扫描光刻。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参考图1，图1为本专利技术实施例提供的一种待光刻基板的结构示意图，该带待光刻基板包括：第一基底11；设置在所述第一基底11表面的第一双曲色散材料层12；设置在所述第一双曲色散材料层12背离所述第一基底11一侧表面的光刻胶层13。第一基底11可以为石英片。其中，对所述待光刻基板进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种待光刻基板，其特征在于，所述待光刻基板包括：第一基底；设置在所述第一基底表面的第一双曲色散材料层；设置在所述第一双曲色散材料层背离所述第一基底一侧表面的光刻胶层；其中，对所述待光刻基板进行近场扫描光刻时，所述待光刻基板用于与光刻模板相对设置，所述光刻模板用于提供局域光场照射所述光刻胶层；所述第一双曲色散材料层用于限制所述局域光场的发散。

【技术特征摘要】
1.一种待光刻基板，其特征在于，所述待光刻基板包括：第一基底；设置在所述第一基底表面的第一双曲色散材料层；设置在所述第一双曲色散材料层背离所述第一基底一侧表面的光刻胶层；其中，对所述待光刻基板进行近场扫描光刻时，所述待光刻基板用于与光刻模板相对设置，所述光刻模板用于提供局域光场照射所述光刻胶层；所述第一双曲色散材料层用于限制所述局域光场的发散。2.根据权利要求1所述的待光刻基板，其特征在于，所述第一双曲色散材料层包括：多层层叠交替设置的第一金属层以及第一绝缘介质层；其中，所述第一金属层与所述第一绝缘介质层均透光。3.根据权利要求2所述的待光刻基板，其特征在于，所述第一金属层为Ag薄膜层，所述第一绝缘介质层为SiNx薄膜层。4.根据权利要求2所述的待光刻基板，其特征在于，所述第一金属层的层数为4、或5、或6。5.一种光刻模板，其特征在于，所述光刻模板包括：第二基底，所述第二基底包括光学天线；设置在所述第二基底表面的第二双曲色散材料层；其中，所述光学天线用于基于光源形成局域光场，所述第二双曲色散材料层用于限制所述局域光场的发散；所述光刻模板用于为待光刻基板进行近场扫描光刻时，为所述待光刻基板提供所述局域光场。6.根据权利要求5所述的光刻模板，其特征在于，所述第二双曲色散材料层包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，秦金，罗慧雯，
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