[发明专利]一种用于光刻技术的无机热阻膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种在光刻工艺中使用的光刻掩膜材料，特别是涉及一种在光刻工艺中使用的无机热阻薄膜材料及制备方法。

背景技术

目前，微纳米加工技术在大规模集成电路和半导体器件制造领域得到了广泛的应用。而把一个设计掩模的图形转移到基片上，其主要过程包括晶圆表面处理、涂胶、前烘、曝光、后烘、显影、清除残胶、坚膜、图形转移、去胶等过程。在现行的曝光过程中主要采用有机光刻胶，即一大类具有光敏化学作用的高分子聚合物材料作抗蚀剂。曝光时，有机光刻胶吸收光子能量，高分子链长发生改变，导致曝光部分和未曝光部分对于一定的腐蚀剂表现出不同的抗腐蚀性质，从而实现选择性的刻蚀。随着大规模集成电路加工和半导体器件制造行业对微纳米器件尺寸的缩小提出更高的要求，有机光刻胶曝露出以下缺点：

1.有机光刻胶对曝光光源的波长高度敏感，随着微纳米器件的特征尺度进一步减小，曝光光源的波长向短波长方向移动，对应的有机光刻胶结构越来越复杂，开发越来越困难。

2.有机光刻胶在微纳米加工过程中易于造成污染，相关的清洗过程耗时、耗材、费力，而且容易造成加工器件的缺陷。

3.为了减少加工过程中带来的污染，减少加工成品中的缺陷，现有的微纳米加工技术朝干法流程发展，而目前与有机光刻胶相关的湿法流程不符合这一趋势。

4.有机光刻胶的曝光过程具有能量等易性，即多次低能量曝光的效果等同于一次总等同能量曝光的效果，再加上光的高斯分布因素，不利于减小曝光图形的邻近效应，提高曝光图形的分辨率。

相对于有机光刻胶，无机热阻膜例如文献1：G.H.Chapman，Patent No.：US 6641978 B1所介绍的，该无机热阻膜采用两层金属薄膜，即为M/N，它体现出以下优点：

1.由于无机热阻膜都是在热作用下温度升高至转变温度后才发生光学性质和抗刻蚀性质的转变，所以无机热阻膜对曝光光源波长的敏感性降低。

2.无机热阻膜能通过等离子溅射、磁控溅射、直流溅射、化学气相沉积、物理气相沉积等干法过程制备，而且曝光后可采用干湿法联合过程进行刻蚀，实现整个微纳米加工工序的干法化，减少加工过程中的污染，减小加工成品的缺陷率。

3.采用无机热阻膜可用于全干法加工，或可减少湿法加工过程，有利于节省原材料、能源，缩短产品的生产周期。

4.曝光时，曝光区的无机热阻膜吸收能量后温度升高至转变温度以上，光学性质和抗蚀性发生转变。由于光强的高斯分布，曝光区附近部分温度也升高，但在转变温度以下时，无机热阻膜冷却后又恢复到曝光前的状态。所以曝光时采用无机热阻膜能减小曝光图形之间的邻近效应，提高曝光图形的分辨率。

但是在专利US 6641978 B1中，由于双金属薄膜M/N的曝光为热诱导过程，曝光时沿薄膜表面存在热扩散，这也就意味着在获得高分辨率的同时，不利于提高M/N两层金属薄膜的总曝光厚度，即不利于提高所得纳米构造的高度。在专利US 6641978 B1中，双金属薄膜M/N在曝光过程中形成二元共晶合金，即双金属薄膜中M、N的摩尔配比遵循共晶点成分，这限制了具有非共晶点成分摩尔配比的双金属薄膜M/N的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有的两层金属薄膜组成无机热阻膜的缺陷，从而提供一种采用三层金属薄膜组成的三明治夹层结构(A/B/A)的无机热阻膜，该三明治夹层结构的无机热阻膜充分利用热传导的双向传导过程(向上、向下同时进行)，可以有效增加光刻后所得纳米构造的高度或深度。同时，可通过调整二元合金AB中A、B两种金属的摩尔比改变其合金化温度，即改变其曝光阈值功率，实现不同摩尔配比的三层金属薄膜A/B/A的可控曝光。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的用于光刻技术的无机热阻膜，包括基底3、在基底3上依次生长的无机金属薄膜A1和无机金属薄膜B；其特征在于：还包括一层无机金属薄膜A2，该无机金属薄膜A2生长在无机金属薄膜B的另一面上，所述的无机金属薄膜A1和无机金属薄膜A2为相同的金属，并且无机金属薄膜A1、无机金属薄膜A2与无机金属薄膜B三者是能够一起生成二元合金的金属材料。

在上述的技术方案中，所述的无机金属薄膜A1、无机金属薄膜A2和无机金属薄膜B厚度分别为5nm-100nm。

在上述的技术方案中，所述的无机金属薄膜A1和无机金属薄膜A2，包括以下金属：Bi、Sn、In、Al、Zn、Sb、Pb、Pd、Pt、Ga、Cd、Mg；