亚波长分辨光刻介质特性研究.pdf

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1、王向贤等：亚波长分辨光刻介质特性研究亚波长分辨光刻介质特性研究王向贤一，石洪菲。，张斗国，明海(1．中国科学技术大学光学与光学工程系，安徽合肥230026；2．巢湖学院电子工程与电气自动化学院，安徽巢湖238000；3．中国科学院物理研究所，北京100190)摘要：利用365nm波段光源、扫描电镜、台阶仪、中的后烘温度及时间、显影条件等密切相关，膜厚则取原子力显微镜和椭偏仪，研究了亚波长分辨光刻介质决于光刻胶的稀释浓度和涂胶速度，生产厂家一般只xAR～N7700／30型光刻胶的显影速度、对比度、

2、薄膜会给出相关技术参数的范围，详细的参数需要在具体厚度和折射率等化学、物理特性参数。光刻胶未曝光的光刻工艺中研究和测量。本文就该亚波长分辨率负部分显影速度为23．15nm／s，曝光部分为1．85nm／s，胶的显影速度、对比度、光刻胶薄膜厚度和折射率等参光刻胶的对比度高迭2．5，稀释至30的质量浓度时，数作一详细的研究，为开展SPs超分辨光刻实验奠定光刻胶可旋涂成45nm厚的薄膜。基础。关键词：光刻胶；显影速度；对比度；膜厚；折射率2光刻胶显影速度研究中图分类号：0484．4；O484．5；043

3、9文献标识码：A文章编号：100I-9731(2O12)09—1177—04显影不足和过显影都会影响光刻图形的质量，事先测量光刻胶的显影速度则可有效控制显影时间。光1引言刻胶曝光后显影时，从未曝光部分开始显影的启动时光刻技术是一种精密的微纳加工技术，是半导体间t。开始，曝光部分和未曝光部分会以不同的速度被工业中的主流制造技术。近年来，光刻技术朝着如何腐蚀，故曝光部分和未曝光部分会形成一定的台阶，显将光刻设备小型化和低成本化、如何减小光刻图形的影时间越短，台阶高度越小，反之越大。当显影时间达线宽等

4、发展方向不断更新。前后升级和新发展了各种到显影阈值时间t。时，未曝光部分被全部洗掉，之光刻设备和技术，如从基于高压汞灯的365nmi线曝后，如果继续显影，曝光部分会被继续腐蚀。基于上述光光刻技术，发展为基于248、193nm激光光源的深紫分析，可以通过式(1)计算来表示曝光部分和未曝光部外光刻技术口]，基于365nm紫外LED光源的小型化分的台阶高度随显影时间的变化，进而求得显影速度：光刻技术L2]，基于光致变色材料的远一近场结合的超分辨光刻技术。。“以及基于表面等离子体曝光的超分辨H一IH：。

5、一nDEv一岛tthro光刻技术叨等新型微纳加工光刻技术。式中，t。、tov、t。分别表示光刻胶开始被腐蚀的表面等离子体(surfaceplasmons，SPs)是沿导体启动时间、显影所用时间以及阈值时间，r、r表示曝表面传播的波，在垂直于波的传播方向，其场强呈指数光部分和未曝光部分的显影速度，H。为光刻胶的最初衰减【1。SPs特有的场增强、短波长等优势，可用于突厚度即显影前的厚度。破衍射极限的光学刻写，其本质是用SPs代替入射照实验时，曝光系

6、统为SUSSMA6光刻机，采用明光作为曝光源，SPs的波长比入射激发光的短，故空365nm光源、紧密接触曝光方式。利用40mJ／cm的间分辨率可以进一步提高_5]，且SPs光刻技术可以与固定曝光剂量，改变显影时间，得到不同显影时间下曝传统的紫外光刻技术结合，故SPs光刻是一种低成本光胶层断面的扫描电镜(scanningelectronmicrosco—的超分辨光刻技术。但SPs的穿透深度在亚波长量级，故在SPs光刻中，需要光刻介质的膜厚在百纳米甚py，SEM)图如图1所示。图1(a)、(b)、(

7、c)、(d)分别至几十纳米，而紫外光刻工艺中常用的SU8系列光刻对应2O、3O、5O和60s的显影时间。通过SEM图可以胶最薄也只能达100Fm。XAR—N7700／30型光刻胶发现，在50s的显影时间下可以得到陡直的边缘，而过(德国Aii—Resist公司生产)是一种新型的化学放大负短(20、30s)或过长(60s)的显影时间都会导致图形的胶，其膜厚在几百纳米量级，稀释后则更薄，可用于电边缘呈斜坡状。图2为不同显影时间下，曝光部分和子束、248~436nm波段的光源曝光产生亚波长分辨的未曝光部

8、分的台阶高度随显影时间的变化曲线。通过光刻图形，具有高灵敏度、高分辨率和很好的等离子体该变化曲线，可以发现显影过程中曝光部分和未曝光刻蚀稳定性。光刻胶的显影速度、对比度与光刻工艺部分均以比较均匀的速度被腐蚀，显影时间为21．7s*基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2011CB301802，2012CB922000)；国家自然科学基金资助项目(61177053，11004182)；安徽省高等学校省级自然科学研究资助项目(KJ2012Z272)收到初稿日期：2012～01—0