[发明专利]带有氧化物掩模的局域微缩光刻膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种微纳米加工光刻膜层结构，特别是涉及一种带有氧化物掩模的局域微缩光刻膜层结构及其制备方法。

背景技术

随着微电子工业的快速发展，大规模集成电路加工行业和半导体器件加工行业对加工器件的尺寸提出了更高的要求，即对曝光图形分辨率的要求越来越高。对于普通的光学曝光，其分辨率(R)取决于曝光光源的波长(λ)、物镜的数值孔径(NA)和与曝光工艺条件有关的参数(k₁)，即R=k1λNA,]]>受到光学衍射极限的限制。从光学成像的角度考虑，提高曝光图形的分辨率可以通过减小曝光光源的波长λ和提高物镜的数值孔径NA来实现。由于焦深DOF=k2λ(NA)2,]]>所以λ的减小和NA的提高会减小焦深，从而影响到图形的曝光质量。而且，由于有机光刻胶对曝光光源的波长敏感，当波长减小至极紫外、电子束甚至X射线的波长范围时，开发对应的具有复杂结构的有机光刻胶更加困难，增加光刻成本，而且高能射线束会损伤部分有机光刻胶。

1992年，美国贝尔实验室的E.Betzig等人首次成功地将近场光学显微技术引入光存储技术领域，实现了约45Gbits/inch²的超高记录密度。由于利用近场光学技术能实现突破传统远场光学衍射极限分辨率的记录符尺寸的刻写，所以近场光学技术在光存储领域和微纳米加工光刻领域都有着良好的应用前景。1998年，日本产业技术研究所的J.Tominaga博士提出了一种超分辨近场结构光存储技术，此种技术可以用一般光驱的读写头，在记录层上写入或读出一个小于光学衍射极限尺寸的记录点，被认为是光学储存技术的一大突破。此外，该技术也被视为是最有希望实用化的超高密度光存储技术之一。在超分辨近场结构技术中，掩模层材料是关键，根据掩模层材料的不同工作原理，目前常用的氧化物掩模层材料以AgO_x，WO_x，PtO_x和PdO_x为代表。

如果将超分辨近场结构技术用于微纳米加工光刻技术领域，则曝光图形分辨率将大大提高。Tseng等人提出基于超分辨近场结构和现有光刻胶的高分辨光刻方法(Patent No.：US6506543 B1)，但是由于近场光传输被局限在几十纳米范围内，所以将超分辨近场结构技术和现有的曝光工艺结合进行曝光时，曝光后的图形将面临高度严重不足的难题(J.Tominaga.Topics in Applied Physics：The Manipulation of Surface and Local Plasmons.Springer.2003.P79-86)。但是，如果曝光过程为热传导过程，则在利用超分辨近场结构技术曝光时，图形的曝光高度将会因热传导距离的增加而增加。而且，由于有机光刻胶的曝光过程具有能量累积效应，即多次低能量曝光的累积效果等同于一次等同高能量曝光的效果，加上光的高斯分布因素，曝光图形的边缘易出现累积曝光现象，从而不利于提高曝光图形的分辨率。但对于无机热阻膜来说，其曝光过程为热诱导过程，当低于其曝光功率阈值时，无机热阻膜不发生变化，曝光图形边缘不存在曝光临近效应，因此，采用无机热阻膜在增加纳米高度的同时，有利于提高曝光图形的分辨率。