本發明專利技術提供一種基于雙光束聚合引發以及抑制的高分辨成像光刻方法，主要步驟為：(1)選擇或配置一種光刻膠，其含有對不同波長激光響應的聚合引發劑和聚合抑制劑；(2)選擇對應的聚合引發激光器和聚合抑制激光器；(3)制作兩個掩模版，其掩模圖形形狀和尺寸均相同或相似；(4)掩模版1和掩模版2在聚合抑制和聚合引發激光的作用下，通過二向色鏡和透鏡合束成像在同一個平面內，所成的像在空間上部分交疊；(5)將含有聚合引發劑，聚合抑制劑的光刻膠樣品放置在成像平面上進行曝光及顯影，得到高分辨的成像光刻圖形。本發明專利技術具有光刻分辨率高，加工效率高等優點，在超越衍射極限的高效率，低成本納米加工技術領域具有很大的應用前景。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光刻
，具體涉及。
技術介紹
器件的小型化和集成化已成為器件發展的大勢所趨，這就對現代微電子光刻工藝提出了越來越高的要求。然而衍射極限的存在，使得傳統的光學成像光刻加工技術在加工分辨力上已經遇到了瓶頸。如何進一步提高加工分辨力，使其達到乃至超越衍射極限一直是全世界范圍內微電子行業致力解決研究的熱點。近年來，一種雙光子直寫的加工技術被提出，通過近紅外超短脈沖激光激發材料的非線性吸收，使得加工的分辨力最高可以達到幾十納米，極大地超越了衍射極限。此外，2009年，美國的兩個研究小組幾乎同時提出了一種雙光束聚合引發以及抑制的激光直寫技術，該技術基本原理就是利用其中的一種激光源來激發光刻膠的聚合，而另一束激光來抑制光刻膠的聚合，它們的焦點在焦平面上交疊，通過位相掩模的方法來設計聚合抑制激光光束的焦斑形狀，使得交疊曝光區域光刻膠不產生聚合，從而實現超越衍射極限的加工分辨力。然而以上兩種激光直寫加工的方法雖然可以使得光刻線寬超越衍射極限，但是直寫光刻從原理上就存在加工時間長，效率低的缺點，使得其在大規模制作生產中很受限制。目前主流的微電子光刻工藝基本上都是采用成像光刻的方式。如何將同樣激光波長下超越衍射極限的技術與傳統的成像光刻相結合，從而得到一種超越衍射極限的快速、高效的加工方法是目前包括工業界和學術界都致力研究的一個研究方向。本專利技術涉及一種采用兩束可以分別引發和抑制光刻膠聚合的激光光束，分別照射到兩個圖形相同或相似的掩模版上，并采用成像物鏡，使得不同激光照射的掩模圖形在光刻膠上交疊成像，從而實現超越衍射極限的高效率，低成本的納米加工技術。
技術實現思路
本專利技術要解決的問題是:針對現有雙光束聚合引發以及抑制的高分辨直寫光刻技術中存在的加工速度較慢，加工效率不高的缺點，提出一種利用雙掩模版雙光束交疊成像的方法，得到超越衍射極限線寬的同時實現快速高效加工的光刻加工方法。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是:，其特征在于包括以下步驟:步驟(I)、選擇或配置一種合適的光刻膠，光刻膠中需含有聚合引發劑和聚合抑制劑等，且聚合引發劑和聚合抑制劑起作用的激發激光波長不同；步驟(2)、選擇合適的聚合引發激光光源，其對應波長可使光刻膠中的聚合引發劑起作用，從而使得光刻膠聚合；步驟(3)、選擇合適的聚合抑制激光光源，其對應波長可使光刻膠中的聚合抑制劑起作用，從而抑制光刻膠的聚合；步驟(4)、用兩個準直透鏡分別對聚合引發激光器和聚合抑制激光器的出光光束進行準直；步驟(5)、制作兩個金屬掩模版，其掩模圖形形狀和尺寸相同或相似；步驟(6)、聚合引發激光光路和聚合抑制激光光路通過二向色鏡進行合束，掩模版I和掩模版2的圖形通過透鏡成像在同一個成像平面內，且所成的像在空間上部分交疊；步驟(7)、將含有聚合引發劑，聚合抑制劑的光刻膠樣品放置在成像平面上進行曝光，曝光完成后，對樣 品進行顯影，得到高分辨的成像光刻圖形。所述步驟( 1)中的光刻膠包含聚合單體，如三乙二醇二甲基丙烯酸；所述步驟(1)中的光刻膠包含聚合引發劑，如樟腦醌和乙基_4( 二甲氨基)苯甲酸酯，對應感光波長為藍光；所述步驟(1)中的光刻膠包含聚合抑制劑，如二硫化四乙基秋蘭姆，感光波長為紫外波長。所述步驟(2)中聚合引發激光光源為出射藍光的二極管泵浦固體激光器。所述步驟(3)中的聚合抑制激光光源為出射紫外光的氬離子激光器。所述步驟(5)中的兩個金屬掩模版的圖形為需要加工的圖形，如周期光柵等。所述步驟(6)中的兩個掩模版通過物鏡所成的像產生部分交疊，交疊區域的大小可通過移動掩模版來控制。所述步驟(7)中的曝光光源為兩激光光源同時曝光。本專利技術與傳統的基于雙光束聚合引發以及抑制的直寫加工技術相比所具有的優點:本專利技術采用雙光束對具有相同或相似的掩模版圖形進行一次交疊成像曝光光刻的方式，實現高效的超越衍射極限分辨力的加工圖形。本專利技術加工速度快，加工效率高，同時實現超越衍射極限的加工分辨力，在微納結構加工，如高效率光子晶體結構加工，超材料加工等領域，具有很大的意義以及潛在的應用前景。【附圖說明】圖1是基于雙光束聚合引發以及抑制的高分辨成像光刻方法的示意圖；圖2是掩模版Ml和掩模版M2的掩模圖形為L形的不意圖；圖3是掩模版Ml和掩模版M2的交疊成像示意圖；其中:A為掩模版Ml圖形的成像區域為掩模版M2圖形的成像區域；圖4是掩模版Ml和掩模版M2的掩模圖形為L形的實際被曝光圖形；圖5是掩模版Ml和掩模版M2的掩模圖形為圓形的不意圖；圖6是掩模版Ml和掩模版M2的交疊成像不意圖；其中:C為掩模版Ml圖形的成像區域；D為掩模版M2圖形的成像區域；圖7是掩模版Ml和掩模版M2的掩模圖形為圓形的實際被曝光圖形。【具體實施方式】下面結合附圖及【具體實施方式】詳細介紹本專利技術。但以下的實施例僅限于解釋本專利技術，本專利技術的保護范圍應包括權利要求的全部內容，而且通過以下實施例，本領域的技術人員即可以實現本專利技術權利要求的全部內容。實施例1:如圖1所示，將聚合引發激光器、擴束器LI及掩模版Ml同軸放置；同時將聚合抑制激光器、擴束器L2及掩模版M2同軸放置；兩條光路通過二向色鏡DM(Dichroic Mirrors,又稱雙色鏡)進行合束；掩模版Ml和掩模版M2的圖形通過成像透鏡進行成像。取掩模版Ml和掩模版M2的掩模圖形為L形，且尺寸相同，如圖2所示。控制光路及掩模版位置，使得兩個掩模版經透鏡L3后所成的像在同一成像平面內，并且有一定的交疊，如圖3所示。圖中A為掩模版Ml在聚合抑制激光器入射情況下經透鏡所成的像，B為掩模版M2在聚合引發激光器入射情況下經透鏡所成的像。將含有聚合引發劑和聚合抑制劑的光刻膠旋涂在硅基底上，并置于掩模版Ml和掩模版M2所在的成像平面上進行曝光，通過控制聚合引發激光和聚合抑制激光的強度，使得掩模版Ml和掩模版M2的成像交疊區域的光刻膠不產生聚合，因而只有非交疊曝光區域，即圖3中的B區域的光刻膠產生聚合。(因而只有非交疊曝光區域的光刻膠產生聚合。)因此得到的實際曝光線寬為掩模版M2的成像線寬減去其與掩模版Ml成像交疊區域所得到的線寬，如圖4所示。采用該方法，通過改變任一掩模版的成像位置，并增大兩個掩模版的成像交疊區域，原理上可以實現任意小線寬的圖形曝光，從而實現超越衍射極限的光刻圖形加工。實施例2:如圖1所示，將聚合引發激光器、擴束器LI及掩模版Ml同軸放置；同時將聚合抑制激光器、擴束器L2及掩模版M2同軸放置；兩條光路通過二向色鏡DM (Dichroic Mirrors,又稱雙色鏡)進行合束；掩模版Ml和掩模版M2的圖形通過成像透鏡進行成像。取掩模版Ml和掩模版M2的掩模圖形為圓形，且尺寸相同，如圖5所示。控制光路及掩模版位置，使得兩個掩模版經透鏡L3后所成的像在同一成像平面內，并且有一定的交疊，如圖6所示。圖中C為掩模版Ml在聚合抑制激光器入射情況下經透鏡所成的像，D為掩模版M2在聚合引發激光器入射情況下經透鏡所成的像。將含有聚合引發劑和聚合抑制劑的光刻膠旋涂在硅基底上，并置于掩模版Ml和掩模版M2所在的成像平面上進行曝光，通過控制聚合引發激光和聚合抑制激光的強度，使得掩模版Ml和掩模版M2的成像交疊區域的光刻膠不產生聚合，因而只有非交疊曝光區域，即圖3中本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于雙光束聚合引發以及抑制的高分辨成像光刻方法，其特征包括以下步驟：步驟(1)、選擇或配置一種合適的光刻膠，光刻膠中需含有聚合引發劑和聚合抑制劑，且聚合引發劑和聚合抑制劑起作用的激發激光波長不同；步驟(2)、選擇合適的聚合引發激光光源，其對應波長能夠使光刻膠中的聚合引發劑起作用，從而使得光刻膠聚合；步驟(3)、選擇合適的聚合抑制激光光源，其對應波長能夠使光刻膠中的聚合抑制劑起作用，從而抑制光刻膠的聚合；步驟(4)、用準直透鏡L1和準直透鏡L2分別對聚合引發激光器和聚合抑制激光器的出光光束進行準直；步驟(5)、制作兩個金屬掩模版，掩模版1(M1)和掩模版2(M2)，其掩模圖形形狀和尺寸相同或相似；步驟(6)、聚合引發激光光路和聚合抑制激光光路通過二向色鏡(DM)進行合束，掩模版1和掩模版2的圖形通過透鏡成像在同一個成像平面內，且所成的像在空間上部分交疊；步驟(7)、將含有聚合引發劑，聚合抑制劑的光刻膠樣品(S)放置在成像平面上進行曝光，曝光完成后，對樣品進行顯影，得到高分辨的成像光刻圖形。
【技術特征摘要】
1.一種基于雙光束聚合引發以及抑制的高分辨成像光刻方法，其特征包括以下步驟: 步驟(1)、選擇或配置一種合適的光刻膠，光刻膠中需含有聚合引發劑和聚合抑制劑，且聚合引發劑和聚合抑制劑起作用的激發激光波長不同； 步驟(2)、選擇合適的聚合引發激光光源，其對應波長能夠使光刻膠中的聚合引發劑起作用，從而使得光刻膠聚合； 步驟(3)、選擇合適的聚合抑制激光光源，其對應波長能夠使光刻膠中的聚合抑制劑起作用，從而抑制光刻膠的聚合； 步驟(4)、用準直透鏡LI和準直透鏡L2分別對聚合引發激光器和聚合抑制激光器的出光光束進行準直； 步驟(5)、制作兩個金屬掩模版，掩模版I (Ml)和掩模版2 (M2)，其掩模圖形形狀和尺寸相同或相似； 步驟(6)、聚合引發激光光路和聚合抑制激光光路通過二向色鏡(DM)進行合束，掩模版I和掩模版2的圖形通過透鏡成像在同一個成像平面內，且所成的像在空間上部分交置; 步驟(7)、將含有聚合引發劑，聚合抑制劑的光刻膠樣品(S)放置在成像平面上進行曝光，曝光完成后，對樣品進行顯影，得到高分辨的成像光刻圖形。2.根據權利要求1所 述的一種基于雙光束聚合引發以及抑制的高分辨成像光刻方法，其特征在于:所述步驟(1)中的光刻膠包含聚合單體，如三乙二醇二甲基丙烯酸。3.根據權利要求1所述的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：羅先剛，李雄，王長濤，王彥欽，趙澤宇，胡承剛，蒲明薄，王炯，高國函，馬曉亮，
申請(專利權)人：中國科學院光電技術研究所，
類型：發明
國別省市：四川;51
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