[發明專利]一種用于縮小投影超分辨成像器件和光刻方法

有效

• 申請號: 200910243540.1
• 申請日: 2009-12-25
• 公開（公告）號: CN101794070A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 羅先剛;王長濤;馮沁;劉凱鵬;潘麗;邢卉;劉堯;劉玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G03F1/00
• 分類號: G03F1/00;G03F1/08;G03F7/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;盧紀

1.一種用于縮小成像光刻的超分辨成像器件，其特征在于：所述成像器件的物平面和像平面為相互平行的兩平面，物平面和像平面有效范圍為半徑分別為R和r的圓，R＞r，二個圓心的連線與兩平面垂直，且為成像器件的中心旋轉對稱軸；所述物平面和像平面之間為交替疊加在一起、具有特殊曲面形狀、中心旋轉軸對稱的多層金屬薄膜和介質薄膜；該交替薄膜結構的兩側最外層薄膜表面是成像器件的物平面和像平面；

所述多層金屬薄膜與介質薄膜結構的所有相鄰薄膜交界面與一簇特定曲線垂直，該特定曲線簇是中心對稱軸截面上物平面上的若干抽樣物點到對應像平面的像點的特殊彎曲連線，具體定義如下：

在中心對稱軸截面與物平面的交界線上，以物平面的圓心為坐標中心，建立從-R到+R的物平面抽樣坐標，在同一中心對稱軸截面與像平面的交界線上，以像平面的圓心為坐標中心，建立從-r到+r的物平面抽樣坐標，以物平面和像平面的中心對稱軸中間位置點為坐標中心，建立對稱軸的坐標，從-R到+R的區間范圍，等間隔抽樣N個點，它們的坐標為以物平面圓心為中心，標識為xi，i的取值范圍為1到N的抽樣序號，xi＝-R+2×R×(i-1)/(N-1)，在中心對稱軸截面與像平面的交界線上，以像平面的圓心為坐標中心，從-r到+r的區間范圍，同樣等間隔抽樣N個點，它們的坐標為以像平面圓心為中心，標識為yi，i的取值范圍為1到N，N為整數，yi＝-r+2×r×(i-1)/(N-1)；以上抽樣物點xi到對應像平面像點的坐標為yi，二者比值為器件的成像縮放倍率M，即yi/xi＝M，M＜1；上述一簇特定曲線為所有對應物平面抽樣點與對應像平面像點的兩點之間的特殊彎曲連線，該特殊彎曲連線定義為，在區間[-0.5×H，0.5×H]上由四變量映射函數的三次厄米特插值多項式，定義的函數曲線，四變量映射函數為[-0.6×H，-0.5×H，0.5×H，0.6×H]到[xi，xi，yi，yi]的映射，H為物平面與像平面之間的距離，在以上定義的曲線簇之外，金屬薄膜與介質薄膜的交界面與超分辨成像器件的物平面和像平面平行。

2.根據權利要求1所述一種用于縮小成像光刻的超分辨成像器件，其特征在于：所述中心旋轉對稱軸處的所有金屬薄膜和介質的薄膜厚度相等，厚度選擇范圍為5nm到50nm；抽樣點N的選擇為保證由曲線簇定義的多層金屬薄膜與介質薄膜的所有交界面光滑，其最小取值滿足物平面抽樣點間距2×R/(N-1)＜100nm。

3.根據權利要求1所述一種用于縮小成像光刻的超分辨成像器件，其特征在于：所述交替疊加在一起的所有金屬薄膜和介質薄膜的介電常數的實部數值的絕對值大小相近，差異?不超過10％，符號相反。

4.根據權利要求1所述一種用于縮小成像光刻的超分辨成像器件，其特征在于：所述金屬薄膜材料為：Au，Ag，Pt，Al，Ni或W。

5.根據權利要求1所述一種用于縮小成像光刻的超分辨成像器件，其特征在于：所述介質薄膜材料為SiO₂，GaN，Al₂O₃，Si或Ge。

6.一種利用權利要求1所述的超分辨成像器件的光刻方法，其特征在于：將所述超分辨成像器件直接加工在紫外光透明基片上，像平面一側在外，所述超分辨成像器件放置在涂有光刻膠的基片上，光刻膠表面與所述超分辨成像器件的像平面重合，掩模圖形為光刻膠目標圖形整體放大1/(M×N)倍，光刻時利用傳統投影光刻系統，將掩模圖形以縮放倍率N投影到超分辨成像器件的物平面上，超分辨成像器件以縮放倍率M將圖形進一步成像在光刻膠表面，從而實現縮小投影成像光刻。

7.一種利用權利要求1所述的超分辨成像器件的光刻方法，其特征在于：首先在紫外光透明基底上加工金屬掩模圖形，掩模圖形相對光刻膠圖形整體放大1/M倍， 然后在金屬掩模上制作所述超分辨成像器件，或以緊密貼緊的方式將所述超分辨成像器件的物平面與金屬掩模圖形面重合，涂有光刻膠材料的基片膠表面與成像器件的像平面重合，紫外光從光刻掩模一側照明，掩模圖形經超分辨成像器件投影傳遞到光刻膠表面，光刻膠感光，實現縮小投影光刻。

8.根據權利要求6或7所述的光刻方法，其特征在于：可以通過并列多個超分辨成像器件，所有超分辨成像器件的物平面都在一個平面上，所有像平面也都在一個平面上，從而實現大面積圖形的光刻。?