一种利用金属反射膜结构实现提高近场光刻质量的方法，其特征在于以下步骤：（１）首先选择基底材料；（２）在基底表面沉积利于金属附着的沉积层Ａ，厚度为Ｄａ；（３）在沉积层Ａ上沉积金属薄膜，形成可用于激发表面等离子体的金属层Ｂ，层厚度为Ｄｂ；（４）在金属层Ｂ上沉积保护膜层Ｃ，用作隔绝金属层Ｂ与抗蚀剂、显影液等接触的保护层，层厚度为Ｄｃ；（５）在上步骤获得的结构表面旋涂抗蚀剂Ｄ；（６）将经设计的周期结构图形掩模置于最上层表面；（７）对所得的结构进行曝光；（８）曝光结束后，去除掩模结构；（９）将所得的结构放入与抗蚀剂相匹配的显影液中进行显影；（１０）去除结构表面残留的显影液，后烘以获得最终近场光刻结构图形；利用上述方法明可以提高掩模图形结构特征尺寸小于λ／２时，近场光刻所得抗蚀剂图形结构的深度、陡度及光滑度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种进行近场光刻的方法，具体涉及。
技术介绍
基于近场光学原理的微加工技术因不受衍射极限限制，具有高频信息丰富、分辨 特征尺寸小等特点，是重要纳米光学光刻加工技术手段之一。但是，因为近场光作用范围 短、衰减快、受光源影响大等缺点，在光刻中往往不能制备出高质量的抗蚀剂图形。基于金 属表面等离子体波激发与耦合的表面等离子体光刻，同样由于表面等离子体波波长太短， 离开金属表面后迅速衰减，因而很难得到焦深大、对比度高的光刻图形结构。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服近场光刻成像质量差的不足，提出一种利用金 属反射膜结构实现提高近场光刻质量的方法。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种利用金属反射膜结构实现提高 近场光刻质量的方法。由于金属反射层结构具有可激发表面等离子体，且在一定距离内可 维持表面等离子体波传播的特性，当采用金属反射层结构时，掩模上图形光场分布与金属 反射层激发的表面等离子体成像光场分布二者发生耦合，最终加大了光刻胶内图形光场在 垂直于膜层方向的空间分布范围，不仅可以提高近场光刻的深度，而且随光强对比度的提 高，也能改善光刻图形的边沿陡直度和光滑度，从而实现了利用近场光刻技术制备特征尺 寸远小于半波长的高质量图形结构的可能，其特点在于包括下列步骤 (1)首先选择基底材料； (2)在基底表面制备有利于金属附着的膜层A，膜层A的厚度为Da = 5nm 20nm ; (3)在膜层A上表面制备用于形成可激发表面等离子体的金属膜层B，所述金属膜 层B的厚度为Db大于50nm，即金属膜层B厚度应满足对曝光照明光不允许透过；金属膜层 B上表面平整度《3nm，以减少由表面粗糙度引起的散射对曝光光场分布的影响； (4)在金属层B上表面制备保护膜层C，用于隔绝金属膜层B与空气、抗蚀剂及显 影液的接触，防止金属层B因氧化或被侵蚀而减弱功能，甚至失效；所述保护膜层C层的厚 度为De为5nm 20nm，厚度选择应既使其能起到保护作用，又不影响被激发的表面等离子 体与直透光共同作用，使抗蚀剂层D感光成像； (5)在保护膜层C上表面旋涂抗蚀剂层D，抗蚀剂层D层厚度为Dd为20nm 80nm， 所述保护膜层C和抗蚀剂层D总厚度为30nm 100nm，即De+Dd为30nm 100nm ;且保护膜 层C材料的介电常数实部应与抗蚀剂层D采用抗蚀剂的介电常数实部相等或近似相等，即 偏差《10%，以消除或减小由于保护膜层C和抗蚀剂层D间由折射率差异而造成的光场分 布变化； (6)将经设计的图形结构掩模置于步骤(5)所得的结构表面上层，接触紧密； (7)对步骤(6)所得结构进行曝光； (8)曝光结束后，去除图形结构掩模； (9)将步骤(8)中所得结构放入与抗蚀剂相匹配的显影液中进行显影； (10)去除步骤(9)中所得结构表面残留的显影液，后烘以获得最终近场光刻图形结构。 所述步骤(1)中的基底材料为光波段的石英或玻璃，也可以为红外波段的硅或锗。 所述步骤(2)中膜层A的材料为金属铬、钛或钨。 所述步骤(3)中用于制备激发表面等离子体的金属膜层B材料为金、银、铜或铝， 制备方法采用蒸镀、溅射、或电化学沉积法。 所述步骤(4)中保护膜层C的材料为Si02、S0G耐腐蚀性物质；用于制备的方法有 旋涂、摊涂、滚刷、溅射、蒸镀、或电化学沉积。 所述步骤(5)中在保护膜层C上表面旋涂抗蚀剂层D采用的抗蚀剂为正性抗蚀剂 或负性抗蚀剂。 所述步骤(6)中经过设计的掩模图形为任意结构；掩模与抗蚀剂层D应紧密接触， 具体作用方式可采用气压、真空、机械压紧或匹配液填充。 所述步骤(7)中曝光时所采用的照明光为由汞灯激发的i-line平面偏振光，曝光时照明光垂直于掩模表面入射；曝光时间由曝光强度和抗蚀剂厚度决定，为2秒 120秒；当掩模图形为周期线条结构时，照明光电场振动分量方向应与周期线条方向相垂直，以提高金属层B被激发表面等离子体的激发效率，并减小杂散光对曝光场的影响。如掩模版图形结构无特定方向，则不用考虑偏振方向。 所述步骤(9)中的显影采用浸没或喷淋方式。 所述步骤(10)中采用热板或烘箱进行后烘，后烘时间和温度由抗刻蚀剂与后续 工艺决定，后烘温度为80°C 15(TC，后烘时间为1分钟 90分钟。 本专利技术与现有技术相比所具有的优点是本专利技术利用金属反射层结构具有可激发 表面等离子体，且在一定距离内可维持表面等离子体波传播的特性。采用金属反射层结构， 提高了抗蚀剂中光场强度的对比度，从而提高了近场光刻图形结构深度，改善了光刻图形 结构边沿陡直度和光滑度。解决了传统近场光刻在制备结构特征尺寸小于半波长时，焦深 短、边沿陡直度差、线条边沿不光滑等问题，实现利用近场光刻技术，制备特征尺寸远小于 半波长的高质量图形。附图说明 图1为本专利技术方法的流程图； 图2为所选择的基底示意图； 图3为在基底表面溅射利于金属银沉积的金属铬膜后结构示意图； 图4为实施例1中在金属铬膜上表面沉积金属银膜后的结构示意图； 图5为实施例1中在金属银膜上表面沉积Si02保护膜后的结构示意图； 图6为实施例1中在Si02保护膜上表面旋涂抗蚀剂后的结构示意 图7为实施例1中将掩模放置于抗蚀剂表面并进行曝光的结构示意图； 图8为实施例1中将抗蚀剂进行显影、后烘之后形成的结构示意图； 图9为实施例1中扫描电镜结果对比左图，未采用金属反射膜结构；右图，采用了金属反射膜结构； 图中1为基底材料石英，2为金属铬，3为金属银，4为二氧化硅，5为抗蚀剂 AR-P3170，6为掩模板上的铬，7为掩模板上的透光石英基板，8为垂直入射的紫外平面偏振 光，其电场振动分量方向与周期线条方向垂直。具体实施例方式下面结合附图及具体实施方式详细介绍本专利技术。但以下的实施例仅限于解释本发 明，本专利技术的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例本领域技术人员 即可以实现本专利技术权利要求的全部内容。 实施例1 如图1所示，本专利技术，一种利用金属反射膜结构实现提高近场光刻质量的方法，其 具体实施步骤如下 (1)选择石英作为基底材料，如图2所示； (2)在基底表面溅射利于金属银沉积的金属铬膜层，厚度为10nm，如图3所示； (3)在金属铬膜层溅射金属银层，厚度为100nm，结构如图4所示； (4)在金属银层上溅射可以保护银的Si02保护膜层，厚度为10nm，如图5所示； (5)在Si02保护膜表面旋涂抗蚀剂AR-P3170,厚度为40nm，要求Si02保护膜层和 抗蚀剂层的总厚度为50nm，结构如图6所示； (6)将掩模放置于步骤(5)中所获得的结构表面；其中有图形的一面紧贴多层膜 表面； (7)采用由汞灯激发，波长为365nm的平面偏振光对步骤(6)中获得的结构进行曝 光，当掩模图形为周期线条结构时，照明光电场振动分量方向应与周期线条方向相垂直，如 掩模版图形结构无特定方向，则不用考虑偏振方向。曝光时，照明光垂直掩模版入射，曝光 时间为15秒；结构如图7所示； (8)曝光结束后，移开掩模版； (9)将步骤(8)中获得的结构放入浓度为50X的AR-P3170显影液中进行显影，显 影时间为20秒; (10)将显影后的结构吹干，放入热板后烘，后烘温度本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用金属反射膜结构实现提高近场光刻质量的方法，其特征在于包括以下步骤：（１）首先选择基底材料；（２）在基底表面制备能够附着金属的膜层Ａ，膜层Ａ的厚度为Ｄ↓［ａ］＝５ｎｍ～２０ｎｍ；（３）在膜层Ａ上表面制备用于形成可激发表面等离子体的金属膜层Ｂ，所述金属膜层Ｂ的厚度为Ｄ↓［ｂ］大于５０ｎｍ，即金属膜层Ｂ厚度应满足对曝光照明光不允许透过；金属膜层Ｂ上表面平整度≤３ｎｍ；（４）在金属膜层Ｂ上表面制备保护膜层Ｃ，用于隔绝金属膜层Ｂ与空气、抗蚀剂及显影液的接触，所述保护膜层Ｃ层的厚度为Ｄ↓［ｃ］为５ｎｍ～２０ｎｍ；（５）在保护膜层Ｃ上表面旋涂抗蚀剂层Ｄ，抗蚀剂层Ｄ层厚度为Ｄ↓［ｄ］为２０ｎｍ～８０ｎｍ，所述保护膜层Ｃ和抗蚀剂层Ｄ总厚度为３０ｎｍ～１００ｎｍ，即Ｄ↓［ｃ］＋Ｄ↓［ｄ］为３０ｎｍ～１００ｎｍ；且保护膜层Ｃ材料的介电常数实部应与抗蚀剂层Ｄ采用抗蚀剂的介电常数实部相等或近似相等，即偏差≤１０％；（６）将经设计的图形结构掩模置于步骤（５）所得的结构表面上层，接触紧密；（７）对步骤（６）所得结构进行曝光；（８）曝光结束后，去除图形结构掩模；（９）将步骤（８）中所得结构放入与抗蚀剂相匹配的显影液中进行显影；（１０）去除步骤（９）中所得结构表面残留的显影液，后烘以获得最终近场光刻图形结构。...
【技术特征摘要】
一种利用金属反射膜结构实现提高近场光刻质量的方法，其特征在于包括以下步骤(1)首先选择基底材料；(2)在基底表面制备能够附着金属的膜层A，膜层A的厚度为Da＝5nm～20nm；(3)在膜层A上表面制备用于形成可激发表面等离子体的金属膜层B，所述金属膜层B的厚度为Db大于50nm，即金属膜层B厚度应满足对曝光照明光不允许透过；金属膜层B上表面平整度≤3nm；(4)在金属膜层B上表面制备保护膜层C，用于隔绝金属膜层B与空气、抗蚀剂及显影液的接触，所述保护膜层C层的厚度为Dc为5nm～20nm；(5)在保护膜层C上表面旋涂抗蚀剂层D，抗蚀剂层D层厚度为Dd为20nm～80nm，所述保护膜层C和抗蚀剂层D总厚度为30nm～100nm，即Dc+Dd为30nm～100nm；且保护膜层C材料的介电常数实部应与抗蚀剂层D采用抗蚀剂的介电常数实部相等或近似相等，即偏差≤10％；(6)将经设计的图形结构掩模置于步骤(5)所得的结构表面上层，接触紧密；(7)对步骤(6)所得结构进行曝光；(8)曝光结束后，去除图形结构掩模；(9)将步骤(8)中所得结构放入与抗蚀剂相匹配的显影液中进行显影；(10)去除步骤(9)中所得结构表面残留的显影液，后烘以获得最终近场光刻图形结构。2. 根据权利要求1所述的一种利用金属反射膜结构实现提高近场光刻质量的方法，其特征在于所述步骤(1)中的基底材料为光波段的石英或玻璃，也可以为红外波段的硅或锗。3. 根据权利要求1所述的一种利用金属反射膜结构实现提高近场光刻质量的方法，其特征在于所述步骤(2)中膜层A的材料为金属铬、钛或钨。4. 根据权利要求1所述的一种利用金属反射膜结构实现提高近场光刻质量的方法，其特征在于所述步...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘尧，王长涛，罗先刚，潘丽，邢卉，刘玲，刘凯鹏，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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