[发明专利]一种用于高深宽比纳米图形加工的表面等离子体成像光刻方法

权利要求书

1.一种用于高深宽比纳米图形加工的表面等离子体成像光刻用三层胶结构，其特征在于：在石英、硅或锗基片表面依次加工不具备紫外感光特性的光刻胶膜层、二氧化硅膜层、具备紫外感光特性的光刻胶膜层，其中与基片表面相邻的不具备紫外感光特性的光刻胶膜层厚度为100nm～500nm，中间层二氧化硅膜厚度为20nm～50nm，表层紫外感光光刻胶膜层厚度为20nm～50nm。

2.制备权利要求1所述的三层胶结构的加工方法，其特征在于步骤如下：

(1)在石英、硅或锗基片表面旋涂厚度为100nm～500nm的光刻胶，命名该光刻胶膜层为底层光刻胶膜层；

(2)将加工有底层光刻胶的基片放置在烘箱中，温度120度～150度，烘焙2～3小时，使底层光刻胶丧失紫外感光特性；

(3)以溅射方法，在步骤(2)的底层光刻胶表面加工厚度为20nm～50nm的二氧化硅膜层；

(4)在二氧化硅表面旋涂覆厚度20nm～50nm的对紫外感的光刻胶膜层，命名该光刻胶膜层为表层光刻胶膜层，并在烘箱中烘焙30～60分钟，烘焙温度90～110度。

3.根据权利要求2所述的制备权利要求1所述的三层胶结构的方法，其特征在于：所述步骤(1)和步骤(4)中的旋涂速度范围是3000～5000转/秒。

4.一种用于高深宽比纳米图形加工的表面等离子体成像光刻复合掩模，其特征在于：以厚度0.3mm～1mm的石英玻璃为基底，其上加工有厚度20nm～70nm铬膜，铬膜上加工有线宽20nm～500nm的图形，图形深度大于或等于铬膜厚度；铬膜上凹陷图形区完全填充PMMA有机材料，同时在铬膜上也加工有PMMA膜层，所述PMMA膜层的厚度为10nm～30nm；PMMA膜层上面为厚度30nm～60nm的银膜，最外层为厚度10nm～20nm的二氧化硅保护层。

5.一种用于高深宽比纳米图形加工的表面等离子体成像光刻方法，其特征在于步骤如下：

(1)将权利要求4制备的表面等离子体成像光刻复合掩模和权利要求1所述的三层胶结构的表层光刻胶接触，以汞灯发出的波长365nm的i线紫外光对表面等离子体成像光刻复合掩模曝光，使得复合掩模上的铬膜图形以潜像的形式传递到基片的表层光刻胶上；

(2)以显影剂对表层光刻胶显影，得到表层光刻胶图形，其中图形凹陷部分的深度应当等于表层光刻胶膜层厚度，然后放置在烘箱中，温度90～110度，烘焙20～40分钟；

(3)利用反应离子刻蚀设备，刻蚀气体为SF6或者CHF3，以表层光刻胶为遮蔽层，对基片上图形区裸露出的二氧化硅膜层刻蚀，将表层光刻胶图形传递到二氧化硅膜层，其中二氧化硅膜层中图形凹陷的深度应当大于或者等于二氧化硅膜层厚度；

(4)利用反应离子刻蚀设备，刻蚀气体为氧气，以二氧化硅为遮蔽层，对基片上图形区裸露出的底层光刻胶膜层刻蚀，将二氧化硅膜层图形传递到底层光刻胶上，同时刻蚀掉残余的表层光刻胶。

6.根据权利要求5所述的用于高深宽比纳米图形加工的表面等离子体成像光刻方法，其特征在于：所述步骤(4)中由于氧气对二氧化硅膜层没有刻蚀，底层光刻胶膜层的刻蚀深度范围在100nm～500nm。

7.根据权利要求5所述的用于高深宽比纳米图形加工的表面等离子体成像光刻方法，其特征在于：所述步骤(1)中的曝光时间为5～20秒。