金属掩模板 【技术领域】
本发明涉及一种光刻曝光系统制作超微细图形的金属掩模板及其应用，属于微细加工技术制作超微细图形的掩模技术领域。
背景技术
随着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超高速、超高频纳米量级IC器件。制作纳米IC器件需要大幅度提高现有光刻技术的分辨率。由于衍射极限的限制，通常对于掩模图形孔尺寸远小于波长的纳米图形时，光不能穿过该孔，也就不能进行纳米图形光刻。所以一般都采用缩短波长光刻制作的方法来提高分辨率，主要方法有深紫外、极紫外、X射线、离子束投影、电子束、以及原子光刻等等。但是这些方法都需要极短波长光源电磁辐射系统和光学系统，不仅在技术上十分复杂，而且投资也都十分昂贵，同时在掩模版图形的制作上，由于图形已达到纳米量级，制作已相当麻烦和复杂，需要临近效应修正技术，以及分辨率增强技术如相移掩模技术或双掩模光刻技术等等，其制作技术之复杂和成本之高，除经济发达并且技术基础好的国家和地区，以及实力雄厚的大公司已进行或正在进行研究开发以外，其它国家和单位都显得有些望尘莫及。
【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，提供一种既不需要用极短波长光源复杂昂贵光刻设备，也不需要在制作掩模版图形时必须应用临近效应修正和相移掩模等技术，且制作技术相对简单，光刻分辨率却同样能达到纳米量级的金属掩模板及其应用。
本发明的目的可以通过以下技术措施实现：制作超微细图形的金属掩模板，制作有铬掩模图形薄层，该图形薄层是制作在厚度大于1μm的sio2薄膜基板上，在铬掩模图形薄层的上面还作有图形相同的金属掩模薄层，金属掩模簿层的金属材料是金、银或铜或铝，它的厚度为5-150nm，铬掩模图形薄层的厚度为5-150nm。
本发明地目的也可以通过以下技术措施实现：在厚度大于1μm的sio2基板或薄膜的下面作有金属掩模图形薄层，金属材料是金、银或铜或铝，它的厚度为5-150nm，金属掩模图形薄层下面是铬掩模图形薄膜层，它的厚度为5-150nm，金属薄层图形和铬掩模图形相同。
本发明的目的也可以通过以下技术措施实现：在石英基板或薄膜的上下面都是铬掩模图形薄层，在铬掩模图形薄层的上面或铬掩模图形薄层的下面都是金属掩模图形簿层，其中石英基板或薄膜的厚度为λ/2的整数倍，λ为光波长，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，它的厚度为5-150nm，上下铬掩模图形簿层和金属簿层薄层图形相同，且对齐。
将本发明上述三种类型的金属掩模板，应用于投影成像光刻曝光系统，其特征在于：该系统包括由一般波长或长波长激光光源、反射镜和照明扩束系统组成均匀照明系统，上述的金属掩模板，投影成像物镜以及涂有抗蚀剂涂层的硅片组成，由一般波长或长波长激光光源发出的波长为193-1000nm的光通过照明系统均匀照明于金属掩模板的超微细图形面上，再通过投影成像物镜使超微细掩模图形成象于硅片上的抗蚀剂涂层上，使抗蚀剂感光。
将本发明上述三种类型的金属掩模板，应用于接触接近式光刻曝光系统中，它包括由一般波长或长波长激光光源、反射镜和照明扩束系统组成均匀照明系统，上述金属掩模板以及安放在其下方的高分辨率抗蚀剂涂层，金属掩模板与高分辨率抗蚀剂涂层之间的距离为0.005-1000μm，由一般波长或长波长激光光源发出波长为193-1000nm的任意波长激光通过均匀照明系统照明于金属掩模板的超微细图形面上，光线从金属掩模板的下表面射出，使均匀涂于硅片上并接触接近安放在金属掩模板下方的高分辨率抗蚀剂涂层感光，光刻出纳米量级的超微细图形。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.使用该金属掩模板时，使本来由于衍射极限限制，用一般波长或长波长光不能穿过的纳米掩模图形孔和缝变得能穿过，不需要缩短波长，可省去十分昂贵的极短波长光源电磁辐射系统和复杂的光学系统，极大地降低制作技术难度和光刻设备成本；
2.使用该金属掩模板时，掩模版的制作无须采用传统光刻用的铬掩模板的制作技术，如用相移等分辨率增强以及邻近效应修正等复杂技术，制作技术相对简单，可降低掩模版的制作成本；
3.使用该金属掩模板时，光刻图形的分辨率极限由掩模图形的尺寸决定，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。
【附图说明】
图1为本发明实施例1的结构图；
图2为本发明实施例2的结构图；
图3为本发明实施例3的结构图；
图4为本发明应用于投影成像光刻曝光系统中的光路结构示意图；
图5为本发明发明应用于接触式成像光刻曝光系统中的光路结构示意图。
【具体实施方式】
如图1所示，本发明实施例1是由铬掩模图形薄层2、位于下方的sio2薄膜或基板3和位于上方的图形和铬掩模薄层2相同的金属掩模图形簿层1组成，其中sio2薄膜或基板3的厚度至少为1μm以上，铬掩模图形薄层2的厚度为5-150nm，金属掩模图形簿层1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能通过图形尺度比波长小得多的纳米金属掩模，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2图形的孔和缝传播射出，就好像是一般波长或长波长激光直接穿过纳米金属掩模图形射出一样。
如图2所示，本发明实施例2由位于上方的sio2基板或薄膜3、位于下方的铬掩模图形薄层1、及图形和铬掩模薄层2相同的金属掩模图形簿层2组成，其中sio2基板或薄膜3的厚度大于1μm，铬掩模图形薄层1的厚度为5-150nm，金属掩模图形簿层2的金属材料是金、银或铜或铝，它的厚度为5-150nm。与实施例1同理，一般波长或长波长激光能通过图形尺度比波长小得多的纳米金属掩模，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1的孔和缝传播射出，就好像是一般波长或长波长激光直接穿过纳米金属掩模图形射出一样。
如图3所示，本发明实施例3的结构示意图，它由石英基板或薄膜4、铬掩模图形薄层2和2’，以及位于最上方或最下方的金属掩模图形簿层1和1’组成，其中石英基板或薄膜3的厚度为λ/2的整数倍(λ为光波长)，铬掩模图形薄层2和2’的厚度为5-150nm，金属掩模图形簿层1和1’的金属材料是金、银或铜或铝，其厚度为5-150nm，上下表面的铬掩模图形薄层2和2’和金属薄层1和1’图形相同并且对齐。与实施例2同理，一般波长或长波长激光能通过图形尺度比波长小得多的纳米金属掩模图形，也是因为带有超微细图形的掩模金属薄层1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2的孔和缝传播到石英基板或薄膜4内，由于掩模上下表面之间的距离是一个λ/2的整数倍结构，能使等离子波在上下表面间产生共振，从铬掩模图形薄层2’的孔和缝中以小发散角射出，就好像是一般波长或长波长激光直接穿过纳米金属掩模图形射出一样。
如图4所示，将上述三种实施例的金属掩模板应用于投影成像光刻曝光系统，它由一般波长或长波长激光光源7、反射镜5和照明扩束系统6组成均匀照明系统，金属掩模8，投影成像物镜9以及涂有抗蚀剂涂层10的硅片11组成。由一般波长或长波长激光光源7发出的波长为193-1000nm的光通过照明系统均匀照明于金属掩模板8的超微细图形面上，通过产生波长很短的表面等离子波传播，穿过掩模上的铬薄层图形的孔和缝射出或通过共振后射出，再通过投影成像物镜9使超微细掩模图形成象于硅片11上的抗蚀剂涂层10上，使抗蚀剂感光，光刻出纳米量级的超微细图形。
如图5所示，本发明的金属掩模板应用于接触接近式光刻曝光系统，它由一般波长或长波长激光光源7、反射镜5和照明扩束系统6组成均匀照明系统，上述金属掩模板8以及安放在其下方的涂有抗蚀剂涂层10的硅片11组成，金属掩模板8与涂有抗蚀剂涂层10的硅片11之间的距离为0.005-1000μm，由一般波长或长波长激光光源7发出的波长为193-1000nm的光通过照明系统均匀照明于金属掩模板8的超微细图形面上，光线从金属掩模板8的下表面射出，使均匀于硅片11上并接触接近安放在金属掩模板8下方的抗蚀剂涂层10感光，光刻出纳米量级的超微细图形。