专利名称：一般波长或长波长光接触接近纳米光刻光学装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种一般波长或长波长光接触接近纳米光刻光学装置，属于微细加工技术制作纳米器件的接触接近光刻曝光技术领域。
背景技术：
由于全球通讯技术和高科技信息技术高速发展，迫切需要微细加工技术制作出超高速、超高频纳米量级IC器件，而制作纳米图形结构需要大幅度提高现有光刻技术的分辨率。因为衍射极限的限制，一般对于掩模图形孔尺寸远小于波长的纳米级孔和缝图形时，光不能穿过，也就无法进行光刻制作纳米图形。所以都采用缩短波长光刻制作的方法，主要有深紫外、极紫外、X射线、离子束投影、以及电子束光刻等等。这些方法都需要极短波长光源电磁辐射系统及光学系统，在技术上十分复杂，同时投资也都十分昂贵，只有经济发达的国家和实力雄厚的大公司才进行研究开发。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服上述现有技术的不足，提供一种一般波长或长波长光接触接近纳米光刻光学装置，它不需要缩短波长和用复杂昂贵的极短波长光源电磁辐射系统和光学系统，就能光刻制作出纳米量级的图形。
本发明的技术解决方案是一般波长或长波长光接触接近纳米光刻光学装置，由光源、镜组和反射镜组成的均匀照明系统照明了掩模，并使接触接近放置的硅片上的抗蚀剂涂层感光，均匀照明系统中的光源是一般波长或长波长激光，组镜为起聚焦作用和起扩束准直照明作用二组镜组成，在均匀照明位置放置的掩模是金属掩模，它的下表面与安放在下方的高分辨率抗蚀剂涂层之间距离为0.005-1000μm。
所述的一般波长或长波长光光源是波段范围为193-1000nm的任意波长激光。
所述的金属掩模是在厚度大于1μm的sio2薄膜基板上作的单面铬掩模图形薄层上再加金属掩模图形薄层组成的掩模，铬掩模图形薄层的厚度为5-150nm，金属掩模图形簿层的金属材料是金、银或铜或铝，其厚度为5-150nm。
所述金属掩模还是在厚度大于1μm且为λ/2的整数倍(λ为光刻波长)的石英基板上作的双面铬掩模图形薄层上再各加金属掩模图形薄层组成的掩模，双铬掩模图形薄层的厚度分别为5-150nm，双金属掩模图形簿层的金属材料是金、银或铜或铝，其厚度分别为5-150nm，上下铬掩模图形薄层相同并且对齐。
本发明与现有技术相比具有以下优点1.使用该一般波长或长波长光接触接近纳米光刻光学装置时，不需要复杂昂贵的极短波长光源电磁辐射系统和光学系统，可大幅度降低制作纳米量级图形的技术难度和设备成本；2.使用该光学光刻装置制作纳米量级图形，不需要传统光刻用的铬掩模板，只需要金属掩模板，掩模版的制作无须采用相移和邻近效应修正等复杂的分辨率增强技术，可大幅度降低掩模版的制作成本；3.使用该光学光刻装置，光刻制作纳米量级图形的分辨率极限，由掩模图形的线宽尺寸决定，不受入射光波长限制，因此光刻分辨率可以作得很高，达到纳米量级。
图1为本发明实施例的结构图；图2为本发明中金属掩模板实施例1的结构放大示意图；图3为本发明中金属掩模板实施例2的结构放大示意图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明由一般波长或长波长激光光源3、镜组2、反射镜1和镜组4组成照明系统，在照明系统的均匀照明位置放置有金属掩模5和紧接着接触接近放置有抗蚀剂涂层6的硅片7，一般波长或长波长激光光源3的波长为193-1000nm，组镜2起聚焦作用，组镜4起聚焦扩束准直作用。由一般波长或长波长激光光源3发出波长为193-1000nm的任意波长激光通过镜组2聚焦、反射镜1反射，以及镜组4扩束准直，均匀照明在金属掩模5的超微细图形面上，光线从金属掩模5的下表面射出，使均匀涂于硅片7上并接触接近安放在金属掩模5下方的高分辨率抗蚀剂涂层6感光，光刻出纳米量级的超微细图形，金属掩模5的下表面与安放在下方的高分辨率抗蚀剂涂层6之间距离为0.005-1000μm。
如图2所示，金属掩模5由sio2薄膜基板8、铬掩模图形薄层9和金属掩模图形簿层10组成，其中sio2薄膜基板8的厚度至少为1μm以上，铬掩模图形薄层9的厚度为5-150nm，金属掩模图形簿层10的金属材料是金、银或铜或铝，它的厚度为5-150nm。一般波长或长波长激光3能通过图形尺度比波长小得多的纳米金属掩模5，使抗蚀剂涂层6感光，是因为带有超微细图形的金属掩模在一般波长或长波长激光的照射下，产生了波长很短的表面等离子波，等离子波可穿过纳米铬掩模图形薄层9的孔和缝传播，以很小发散角射出，就好像是一般波长或长波长激光3直接穿过金属掩模5的掩模射出一样，使在接触接近放置的抗蚀剂涂层6感光，光刻出纳米量级的超微细图形。
如图3所示，金属掩模5由石英基板11、铬掩模图形薄层9和9’，以及金属掩模图形簿层10和10’组成，其中石英基板11的厚度大于1μm且为λ/2的整数倍(λ为光刻波长)，铬掩模图形薄层9和9’的厚度为5-150nm，金属掩模图形簿层10和10’的金属材料是金、银或铜或铝，它的厚度为5-150nm，上下表面的金属掩模图形簿层10和10’和铬掩模图形薄层9和9’相同，并且对齐。一般波长或长波长激光3能通过纳米金属掩模5，使抗蚀剂涂层6感光，与图2金属掩模板实施例1同理，也是因为带有超微细图形的掩模金属薄层10在一般波长或长波长激光的照射下，产生了波长很短的表面等离子波，等离子波可穿过掩模上表面纳米图形铬薄层图形9的孔和缝传播，又由于掩模上下表面之间的距离为λ/2的整数倍结构，使等离子波产生共振，从掩模下表面铬图形薄层9’的孔和缝中，以小发散角加强射出，就好像是一般波长或长波长激光3直接穿过金属掩模5的掩模射出一样，使在掩模下方接触接近放置的抗蚀剂涂层6感光，光刻出纳米量级的超微细图形。
权利要求
1.一般波长或长波长光接触接近纳米光刻光学装置，由光源(3)、镜组(2)、反射镜(1)和镜组(4)组成的均匀照明系统照明掩模，并使接触接近放置的硅片(7)上的抗蚀剂涂层(6)感光，其特征在于均匀照明系统的光源(3)是一般波长或长波长激光，镜组(1)和镜组(4)是聚焦扩束准直均匀照明镜组，在均匀照明位置放置的掩模是金属掩模(5)，它与安放在其下方的高分辨率抗蚀剂涂层(6)之间距离为0.005-1000μm。
2.根据权利要求1所述的一般波长或长波长光接触接近纳米光刻光学装置，其特征在于所述的一般波长或长波长光光源(3)是波段范围为193-1000nm的任意波长激光。
3.根据权利要求1所述的一般波长或长波长光接触接近纳米光刻光学装置，其特征还在于所述的金属掩模(5)是在厚度大于1μm的sio2薄膜基板(8)上作的单面铬掩模图形薄层(9)上再加金属掩模图形薄层(10)组成的掩模，铬掩模图形薄层(9)的厚度为5-150nm，金属掩模图形簿层(10)的金属材料是金、银或铜或铝，其厚度为5-150nm。
4.根据权利要求1所述的一般波长或长波长光接触接近纳米光刻光学装置，其特征还在于所述金属掩模(5)是在厚度大于1μm且为λ/2的整数倍(λ为光刻波长)的石英基板(11)上作的双面铬掩模图形薄层(9)和(9’)上再加金属掩模图形薄层(10)和(10’)组成的掩模，铬掩模图形薄层(9)和(9’)的厚度为5-150nm，金属掩模图形簿层(10)和(10’)的金属材料是金、银或铜或铝，其厚度为5-150nm，上下铬掩模图形薄层(9)和(9’)相同并且对齐。
全文摘要
一般波长或长波长光接触接近纳米光刻光学装置，由光源(3)、镜组(2)、反射镜(1)和镜组(4)组成的均匀照明系统照明掩模，并使接触接近放置的硅片(7)上的抗蚀剂涂层(6)感光，其特征在于均匀照明系统的光源(3)是一般波长或长波长激光，镜组(1)和镜组(4)是聚焦扩束准直均匀照明镜组，在均匀照明位置放置的掩模是金属掩模(5)，它与安放在其下方的高分辨率抗蚀剂涂层(6)之间距离为0.005－1000μm。本发明用193－1000nm任意波长激光照明金属掩模，激发金属掩模表面等离子体，通过等离子波传播，出射小发散角光用于光刻，不受衍射极限的限制，不需要复杂昂贵的极短波长光源，就可制作出纳米量级的图形。
文档编号G03F7/20GK1553284SQ0312357
公开日2004年12月8日 申请日期2003年5月29日 优先权日2003年5月29日
发明者陈旭南, 罗先刚, 田宏, 石建平 申请人:中国科学院光电技术研究所