本发明专利技术提供一种曝光光线频率增强装置、光掩模及其制备方法，装置包括透光基板及表面等离子激元层，表面等离子激元层包括多个纳米单元结构，多个所述纳米单元结构分别在所述表面等离子激元层平面的第一方向和第二方向上设置为可与所述曝光光线的波长匹配而产生和频效应的周期性间隔排布，所述和频效应可形成穿过所述透光基板的和频光，和频光的功率占穿过所述表面等离子激元层的曝光光线的总功率的比例小于或等于30％。曝光光线含有30％以内的频率更高的和频光，可在提高投影式光刻工艺的分辨率和对比度，且大量使用的还是原频率光源，基本不用调整光刻组件，能量损失较少。能量损失较少。能量损失较少。
【技术实现步骤摘要】
曝光光线频率增强装置、光掩模及其制备方法
[0001]本专利技术属于半导体制造领域，特别是涉及一种用于投影式光刻的曝光光线频率增强装置、光掩模及其制备方法。
技术介绍
[0002]光刻技术伴随集成电路制造方法的不断进步，线宽的不断缩小，半导体器件的面积正变得越来越小，半导体的布局己经从普通的单一功能分离器件，演变成整合高密度多功能的集成电路；由最初的IC(集成电路)随后到LSI(大规模集成电路)，VLSI(超大规模集成电路)，直至今天的ULSI(特大规模集成电路)，器件的面积进一步缩小。考虑到工艺研发的复杂性，长期性和成本高昂等不利因素的制约，如何在现有技术水平的基础上进一步提高器件的集成密度，以在同一硅片上得到尽可能多的有效的芯片数，从而提高整体利益，将越来越受到芯片制造者的重视。其中投影式光刻工艺就担负着关键的作用，对于本文中的光刻技术都指投影式光刻而言，投影式光刻设备、工艺及掩模板技术是其中的重中之重。
[0003]最简单的二元光掩模(BIM)或相移光掩模(PSM)的都具有一个掩膜层Cr，其厚度约为50
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100nm。相移光掩模的相移可由图案化后石英衬底上的沟槽深度提供。
[0004]双层相移光掩模可包括遮光的Cr层和MoSiON层，其MoSiON层厚度约为50
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150nm，以保证其相移和衰减功能。在双层相移光掩模的图案制作完成后，双层相移光掩模的相移量和衰减量由MoSiON层的厚度确定。相移光掩模还可以包含多层结构，以获得更好的光掩模性能。
[0005]然而，上述光掩模仍然存在图案在硅片上的分别率和对比度不足的问题。
[0006]应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种曝光光线频率增强装置、光掩模及其制备方法，用于解决现有投影式技术中光掩模的分比率和对比度不足的问题。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种用于投影式光刻的曝光光线频率增强装置，所述频率增强装置包括：透光基板，包括相对的第一面和第二面；表面等离子激元层，位于所述透光基板的第一面，所述表面等离子激元层包括多个纳米单元结构，多个所述纳米单元结构分别在所述表面等离子激元层平面的第一方向和第二方向上设置为可与所述曝光光线的波长匹配而产生和频效应的周期性间隔排布，所述和频效应可形成穿过所述透光基板的和频光，所述和频光的功率占穿过所述表面等离子激元层的曝光光线的总功率的比例小于或等于30％。
[0009]可选地，所述曝光光线包括平行于所述行方向偏振和平行于所述列方向偏振的两
束偏振光。
[0010]可选地，所述第一方向和所述第二方向排布的纳米单元结构的周期尺寸分别为所述曝光光线波长的1至5的整数倍。
[0011]可选地，所述表面等离子激元层可在所述曝光光线的作用下产生表面等离子体激元，一部分所述表面等离子体激元穿过所述表面等离子激元层以增强近场光线的场强，另一部分所述表面等离子体激元的近场基于所述周期性间隔排布可与平行于表面第一方向极化的第一光波和第二方向极化的第二光波共振匹配而产生和频效应形成垂直于所述表面等离子激元层的第三光波，所述第三光波为所述和频光。
[0012]可选地，所述表面等离子体激元的近场光波在第一方向和第二方向的共振频率，各自和极化于同方向的第一光波与第二光波的光频率相同或为整分数倍。
[0013]可选地，第一方向排布的所述纳米单元结构的周期尺寸为所述曝光光线波长的1至5的整数倍，使第一方向的共振频率是第一光波频率的1～0.2倍，第二方向排布的所述纳米单元结构的周期尺寸为所述曝光光线波长的1至5的整数倍，使第二方向的共振频率是第二光波频率的1～0.2倍。
[0014]可选地，所述第一方向的共振频率f1和波长λ1、所述第二方向的共振频率f2和波长λ2、所述第三光波的频率f3和波长λ3满足以下公式：f3＝f1+f2，λ3＝λ1*λ2/(λ1+λ2)。
[0015]可选地，所述表面等离子激元层的厚度为所述曝光光线波长的二分之一至三倍之间。
[0016]可选地，所述第一方向和所述第二方向垂直。
[0017]可选地，所述表面等离子激元层的材料包括半透明的金属或对紫外线透明导电氧化物。
[0018]可选地，所述表面等离子激元层的材料对曝光光线的直接透过率大于或等于40％。
[0019]可选地，所述表面等离子激元层的材料包括半透明的金属，所述半透明的金属包括Al、Au、Ag及Pd中的一种，且所述半透明的金属的厚度小于或等于20纳米。
[0020]可选地，所述表面等离子激元层的材料包括对紫外线透明导电氧化物，所述透明导电氧化物包括氧化铟、氧化锡、氧化铟锡和氧化锌中的一种，且所述透明导电氧化物的厚度小于或等于30纳米。
[0021]可选地，所述半透明的导电物对所述曝光光线的直接透过率为50％以上，所述透明的导电物对所述曝光光线的直接透过率为80％以上。
[0022]可选地，所述和频光的功率占穿过所述表面等离子激元层的曝光光线的总功率的比例为10％
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20％。
[0023]可选地，所述第三光波的波长比所述曝光光线的波长小15％～25％。
[0024]可选地，所述纳米单元结构的尺寸和相邻两个所述纳米单元结构的间隔相等。
[0025]可选地，所述纳米单元结构的形状包括正方形、矩形、圆形及椭圆形中的一种。
[0026]本专利技术还提供一种如上任意一项方案所述的用于投影式光刻的曝光光线频率增强装置的制备方法，包括步骤：提供一透光基板；于所述透光基板上形成表面等离子激元层。
[0027]本专利技术还提供一种用于投影式光刻的光掩模，所述光掩模包括：如上任意一项方
案所述的用于投影式光刻的曝光光线频率增强装置；透明基板，所述透明基板具有相对的第一面和第二面，所述第二面与所述增强装置的透光基板的第二面键合；遮光层，覆盖于所述透明基板的第一面，所述遮光层中具有穿透所述遮光层的曝光窗口。
[0028]可选地，所述光掩模还包括一移相材料层，所述移相材料层位于所述透明基板与所述遮光层之间，所述曝光窗口停止于所述移相材料层的顶面。
[0029]可选地，所述透明基板的材料包括合成石英玻璃，所述遮光层的材料包括铬、氧化铬及氮化铬中的一种，所述移相材料层的材料包括氧化钼硅、氮氧化钼硅、氮氧碳化钼硅、氧化铬硅、氮氧化铬硅及氮氧碳化铬硅中的一种。
[0030]本专利技术还提供一种如上任意一项方案所述的用于投影式光刻的光掩模的制备方法，所述制备方法包括步骤：提供一透光基板，所述透光基板具有相对的第一面和第二面；于所述透光基板的第一面上形成表面等离子激元层；提供一透明基板，所述透明本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于投影式光刻的曝光光线频率增强装置，其特征在于，所述频率增强装置包括：透光基板，包括相对的第一面和第二面；表面等离子激元层，位于所述透光基板的第一面，所述表面等离子激元层包括多个纳米单元结构，多个所述纳米单元结构分别在所述表面等离子激元层平面的第一方向和第二方向上设置为可与所述曝光光线的波长匹配而产生和频效应的周期性间隔排布，所述和频效应可形成穿过所述透光基板的和频光，所述和频光的功率占穿过所述表面等离子激元层的曝光光线的总功率的比例小于或等于30％。2.根据权利要求1所述的用于投影式光刻的曝光光线频率增强装置，其特征在于：所述曝光光线包括平行于所述第一方向偏振和平行于所述第二方向偏振的两束偏振光。3.根据权利要求1所述的用于投影式光刻的曝光光线频率增强装置，其特征在于：所述第一方向和所述第二方向排布的纳米单元结构的周期尺寸分别为所述曝光光线波长的1至5的整数倍。4.根据权利要求1所述的用于投影式光刻的曝光光线频率增强装置，其特征在于：所述表面等离子激元层可在所述曝光光线的作用下产生表面等离子体激元，一部分所述表面等离子体激元穿过所述表面等离子激元层以增强近场光线的场强，另一部分所述表面等离子体激元的近场基于所述周期性间隔排布可与平行于表面第一方向极化的第一光波和第二方向极化的第二光波共振匹配而产生和频效应形成垂直于所述表面等离子激元层的第三光波，所述第三光波为所述和频光。5.根据权利要求4所述的用于投影式光刻的曝光光线频率增强装置，其特征在于：所述表面等离子体激元的近场光波在第一方向和第二方向的共振频率，各自和极化于同方向的第一光波与第二光波的光频率相同或为整分数倍。6.根据权利要求4所述的用于投影式光刻的曝光光线频率增强装置，其特征在于：第一方向排布的所述纳米单元结构的周期尺寸为所述曝光光线波长的1至5的整数倍，使第一方向的共振频率是第一光波频率的1～0.2倍，第二方向排布的所述纳米单元结构的周期尺寸为所述曝光光线波长的1至5的整数倍，使第二方向的共振频率是第二光波频率的1～0.2倍。7.根据权利要求4所述的用于投影式光刻的曝光光线频率增强装置，其特征在于：所述第一方向的共振频率f1和波长λ1、所述第二方向的共振频率f2和波长λ2、所述第三光波的频率f3和波长λ3满足以下公式：f3＝f1+f2，λ3＝λ1*λ2/(λ1+λ2)。8.根据权利要求1所述的用于投影式光刻的曝光光线频率增强装置，其特征在于：所述表面等离子激元层的厚度为所述曝光光线波长的二分之一至三倍之间。9.根据权利要求1所述的用于投影式光刻的曝光光线频率增强装置，其特征在于：所述第一方向和所述第二方向垂直。10.根据权利要求1所述的用于投影式光刻的曝光光线频率增强装置，其特征在于：所述和频光的功率占穿过所述表面等离子激元层的曝光光线的总功率的比例为10％
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20％。11.根据权利要求1所述的用于投影式...
【专利技术属性】
技术研发人员：季明华，黄早红，任新平，林岳明，
申请(专利权)人：上海传芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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