本公開涉及光刻，尤其涉及一種用于超分辨光刻的高數(shù)值孔徑照明光刻掩模及其制備方法、光刻方法。

背景技術：

1、高數(shù)值孔徑照明是提高光刻分辨力和成像對比度的最有效途徑之一，目前已有多種實現(xiàn)高數(shù)值孔徑照明的方法被提出，其中棱鏡反射法與光柵分光法是兩種常見的高數(shù)值孔徑照明方法。棱鏡反射原理較為簡單、成本較低，可以獲得比棱鏡材料折射率數(shù)值略低的高數(shù)值孔徑照明。但棱鏡反射法對棱鏡材料、掩模襯底材料等的透過率有一定要求，過低的透過率會使照明效果大打折扣。光柵分光法可以激發(fā)出較高的數(shù)值孔徑照明光，但0級光的光強往往比衍射光的強度還高，這嚴重影響成像對比度的提高效果。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本公開實施例提供了一種用于超分辨光刻的高數(shù)值孔徑照明光刻掩模及其制備方法、光刻方法

2、本公開實施例第一方面提供一種用于超分辨光刻的高數(shù)值孔徑照明光刻掩模，包括：光刻掩模基底；光刻掩模圖形結構，設置于光刻掩?；椎牡谝槐砻?；高數(shù)值孔徑照明結構，形成于光刻掩?；椎牡诙砻?，第二表面與第一表面相對；高數(shù)值孔徑照明結構包括由多個第一側壁部和多個第二側壁部交替連接構成的鋸齒形光柵結構，第一側壁部表面形成有反射膜層，第一側壁部與第二表面之間的夾角小于第二側壁部與第二表面之間的夾角。

3、根據(jù)本公開的實施例，不同的第一側壁部與第二表面之間的夾角相同或不同，不同的第二側壁部與第二表面之間的夾角相同或不同。

4、根據(jù)本公開的實施例，第一側壁部與第二表面之間的夾角為45°~75°，第二側壁部與第二表面之間的夾角為80°~90°。

5、根據(jù)本公開的實施例，鋸齒形光柵結構沿平行于第二表面方向的周期為500?nm~1mm。

6、根據(jù)本公開的實施例，光刻掩模基底的材料包括石英基底、玻璃基底或藍寶石基底，光刻掩?；椎暮穸葹?.01?mm~100?mm。光刻掩模圖形結構的材料包括鉻、鉬、鎳、鍺、硅中的至少之一，光刻掩模圖形結構的厚度為10?nm~150?nm。

7、根據(jù)本公開的實施例，反射膜層的為單層反射膜或多層反射膜，反射膜層的材料包括鉻、鋁、鉬、鎢中的至少之一。

8、本公開實施例的第二方面提供一種用于超分辨光刻的高數(shù)值孔徑照明光刻掩模的制備方法，包括：在光刻掩?；椎牡谝槐砻嬷苽涔饪萄谀D形結構；在光刻掩?；椎牡诙砻嬷苽滗忼X形光柵結構，第二表面與所述第一表面相對；鋸齒形光柵結構由多個第一側壁部和多個第二側壁部交替連接構成，第一側壁部與第二表面之間的夾角小于第二側壁部與第二表面之間的夾角；在第一側壁部表面制備反射膜層，反射膜層與鋸齒形光柵結構共同構成高數(shù)值孔徑照明結構。

9、根據(jù)本公開的實施例，在光刻掩?；椎牡谝槐砻嬷苽涔饪萄谀D形結構，包括：采用電子束直寫光刻、激光直寫光刻、聚焦離子束直寫、表面等離子體光刻、投影式光刻，離子束刻蝕、反應離子刻蝕、感應耦合等離子體刻蝕或濕法腐蝕制備光刻掩模圖形結構；

10、在光刻掩模基底的第二表面鋸齒型光柵結構，包括：采用光刻、激光直寫、電子束直寫、反應離子刻蝕、感應耦合等離子體刻蝕、濕法刻蝕或金剛石車床車削制備鋸齒形光柵結構；

11、在第一側壁部表面制備反射膜層，包括：采用蒸鍍、濺射或脈沖激光沉積制備反射膜層。

12、本公開實施例的第三方面提供一種光刻方法，包括：將高數(shù)值孔徑照明光刻掩模置于至少涂覆有光刻膠的襯底曝光位置上方，并控制高數(shù)值孔徑照明光刻掩模與至少涂覆有光刻膠的襯底表面之間的間隙；高數(shù)值孔徑照明光刻掩模采用上述高數(shù)值孔徑照明光刻掩?；虿捎蒙鲜鲋苽浞椒ㄖ苽涞母邤?shù)值孔徑照明光刻掩模；

13、利用照明光源在高數(shù)值孔徑照明光刻掩模上表面進行垂直照明，通過高數(shù)值孔徑照明結構將垂直照明光轉變成高數(shù)值孔徑照明光，利用高數(shù)值孔徑照明光照射光刻掩模圖形結構對光刻膠進行曝光；

14、對曝光后的光刻膠進行顯影，獲得超分辨圖形結構。

15、根據(jù)本公開的實施例，照明光源的波長范圍為157?nm~450?nm；高數(shù)值孔徑照明光刻掩模與至少涂覆有光刻膠的襯底表面之間的間隙為0?nm~120?nm，間隙中填充空氣、水或高折射率液體。

16、根據(jù)本公開的實施例提供的用于超分辨光刻的高數(shù)值孔徑照明光刻掩模及其制備方法、光刻方法，至少具備以下技術效果：

17、該高數(shù)值孔徑照明光刻掩模利用鋸齒結構與反射膜層組成高數(shù)值孔徑照明結構，集成在光刻掩模圖形結構的背面，形成了一種簡單、低成本的高數(shù)值孔徑光刻掩模，能夠避免傳統(tǒng)棱鏡反射或光柵分光離軸高數(shù)值孔徑照明存在的不足，從而提高了成像對比度和光刻圖形質量。

18、該方法可以與現(xiàn)有掩模系統(tǒng)集成，實現(xiàn)輕量化、小型化的高數(shù)值孔徑照明掩模結構，從而進一步提升當前光刻分辨率與對比度。該方法通過常規(guī)的鍍膜、光刻、刻蝕傳遞，可以制備出高數(shù)值孔徑照明光刻掩模，制備簡單，成本低，有望應用于更高技術節(jié)點微電子器件關鍵層的加工當中。

技術特征：

1.一種用于超分辨光刻的高數(shù)值孔徑照明光刻掩模，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的高數(shù)值孔徑照明光刻掩模，其特征在于，不同的第一側壁部與所述第二表面之間的夾角相同或不同，不同的第二側壁部與所述第二表面之間的夾角相同或不同。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的高數(shù)值孔徑照明光刻掩模，其特征在于，所述第一側壁部與所述第二表面之間的夾角為45°~75°，所述第二側壁部與所述第二表面之間的夾角為80°~90°。

4.根據(jù)權利要求1所述的高數(shù)值孔徑照明光刻掩模，其特征在于，所述鋸齒形光柵結構沿平行于所述第二表面方向的周期為500?nm~1?mm。

5.根據(jù)權利要求1所述的高數(shù)值孔徑照明光刻掩模，其特征在于，所述光刻掩?；椎牟牧习ㄊ⒒?、玻璃基底或藍寶石基底，所述光刻掩?；椎暮穸葹?.01?mm~100?mm；

6.根據(jù)權利要求1所述的高數(shù)值孔徑照明光刻掩模，其特征在于，所述反射膜層為單層反射膜或多層反射膜，所述反射膜層的材料包括鉻、鋁、鉬、鎢中的至少之一。

7.一種用于超分辨光刻的高數(shù)值孔徑照明光刻掩模的制備方法，其特征在于，包括：

8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述在光刻掩模基底的第一表面制備光刻掩模圖形結構，包括：

9.一種光刻方法，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權利要求9所述的光刻方法，其特征在于，所述照明光源的波長范圍為157?nm~450?nm；所述高數(shù)值孔徑照明光刻掩模與至少涂覆有光刻膠的襯底表面之間的間隙為0?nm~120?nm；所述間隙中填充空氣、水或高折射率液體。

技術總結
本公開提供了一種用于超分辨光刻的高數(shù)值孔徑照明光刻掩模及其制備方法、光刻方法，高數(shù)值孔徑照明光刻掩模包括：光刻掩模基底；光刻掩模圖形結構，設置于光刻掩模基底的第一表面；高數(shù)值孔徑照明結構，形成于光刻掩?；椎牡诙砻妫诙砻媾c第一表面相對；高數(shù)值孔徑照明結構包括由多個第一側壁部和多個第二側壁部交替連接構成的鋸齒形光柵結構，第一側壁部表面形成有反射膜層，第一側壁部與第二表面之間的夾角小于第二側壁部與第二表面之間的夾角。

技術研發(fā)人員：羅先剛,羅云飛,劉凱鵬,張譯尹,朱瑤瑤,郭濤,趙澤宇
受保護的技術使用者：中國科學院光電技術研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/10