[发明专利]用于制造应用于XUV波长范围的具有横向图案的多层结构的方法以及根据该方法制造的BF结构和LMAG结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造具有横向图案的多层结构的方法，尤其是应用于电磁辐射波长处于0.1nm到100nm之间波长范围内的光学器件的光栅的制造方法，该方法包括以下步骤：（i）设置多层结构，以及（ii）在该多层结构中布置横向图案。

背景技术

0.1nm到10μm之间的波长范围包括硬X射线范围（波长在0.1nm到10nm之间）和所谓的XUV范围（波长在10nm到100nm之间），该XUV范围包括在文献中被称为EUV辐射的13.5nm波长附近的范围以及电磁波谱的软X射线范围的辐射。

这种光栅例如应用于纳米光刻技术领域内的半导体电路的生产中。

这种光栅的一个特别的例子是所谓的纳米布拉格菲涅耳（BF）结构，该结构形成反射光学元件（布拉格结构）与衍射光学元件（菲涅耳结构）的组合。

这种光栅的另一个例子是层状多层振幅光栅（LMAG）结构，该结构在用于XUV波长范围光谱分析的单色仪中应用。

已知的是，根据诸如电子束（EB）光刻和深紫外线（DUV）光刻等本身已知的方法制造BF结构和LMAG结构。

这些已知的方法在尺寸为纳米尺度（nanometre scale）的纳米结构的大阵列连续生产中具有严重的缺陷。

EB光刻相对昂贵且耗时，作为在曝光于电子束期间所谓的邻近效应（proximity effects）和参数漂移的结果，会产生重复性较差的后果。

DUV光刻法遇到的本质问题在于待制造结构的分辨率等级低于50nm。而且，DUV光刻法只在很大规模的量产中才符合成本效益。

上述两种方法都具有这样的缺陷，其中周期性横向图案中薄层的宽度最小达到几百纳米，而周期（period）则达到至少1μm。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于以快速、可重复且符合成本效益的方式制造特征尺寸小于50nm的多层结构的方法。

本发明的特殊目的是提出用于制造纳米BF结构或纳米LMAG结构的这样一种方法。

利用本文开头所述类型的方法实现这些目的，并获得其它优点，其中根据本发明，通过纳米压印光刻（NIL）方法来执行布置横向图案的步骤（ii）。

该纳米压印光刻（NIL）方法例如至少包括以下步骤：（a）设置具有与待布置的横向三维图案对应的模具图案的模具（stamp），（b）将可固化抗蚀剂材料层涂敷到多层结构上，（c）在根据步骤（b）涂敷的该抗蚀剂材料层中，使用模具布置模具图案，并且固化该材料，以及（d）按照模具图案，从多层结构中去除未被或至少实质上未被抗蚀剂材料覆盖的材料，同时在多层结构中形成横向三维图案。

在一实施例中，在步骤（b）之前或在步骤（c）之后，金属层被沉积到平面的或设置有横向图案的多层结构上，并且后续用作蚀刻掩模。

根据本发明的待设置的模具例如由Si或SiO₂（石英）制造而成，其中按照本身已知的方法（例如，通过电子束光刻（EBL）或激光干涉光刻）来布置模具图案。

在步骤（d）中从多层结构中去除材料并在多层结构中形成横向三维图案之后，使用溶剂去除抗蚀剂材料层，并且可以对设置有三维图案的多层结构进行后续的工艺步骤。

例如，按照反应离子蚀刻（RIE）方法、通过感应耦合等离子体（ICP）方式或者根据博世（Bosch-type）蚀刻方法来执行步骤（d）中的材料去除。

依据待制造的多层结构的规格，根据该方法的实施例，在步骤（d）中待要在多层结构中形成的横向三维图案具有从多层结构的表面开始平行的、呈楔形扩大的或呈楔形缩小的形式。

根据步骤（b）的待涂敷的抗蚀剂材料优选的是在固化状态下粘度相对低的UV可固化塑料，例如，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。

依据待制造的多层结构的规格，在根据本发明的方法的实施例中，布置横向图案的步骤（ii）之后是在三维图案上涂敷盖层的步骤（iii）。

本发明还涉及一种根据上文描述的方法制造的具有周期性横向图案的多层结构，其中周期小于1μm。

本发明还涉及一种根据上文描述的方法制造的BF结构，其中该多层结构包括由来自第一群组的第一材料构成的多个层以及由来自第二群组的第二材料构成的多个层形成的层叠结构，该第一群组包括碳（C）和硅（Si），该第二群组包括来自过渡元素群组的材料，该过渡元素来自元素周期系的第四周期、第五周期以及第六周期。

在一实施例中，第二材料构成的多个层是选自包括钴（Co）、镍（Ni）、钼（Mo）、钨（W）、铼（Re）以及铱（Ir）的过渡元素群组。