專利名稱：用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于單晶硅表面深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜及其制備技術(shù)， 該掩膜是通過利用一種鏈狀有機(jī)分子與羥基化的硅表面發(fā)生化學(xué)縮合反應(yīng)而形成的。
背景技術(shù)：
自發(fā)地形成在固體基底上的自組裝單層膜由于其對(duì)界面的修飾作用而引起研究 者們的普遍關(guān)注。這是因?yàn)樗鼈冊(cè)诮缑娼?rùn)性研究、表面摩擦潤(rùn)滑、防腐、傳感技術(shù)以及納 米和分子電子器件設(shè)計(jì)等方面均具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。最具代表性并被廣泛使用的用于構(gòu) 造自組裝單層膜結(jié)構(gòu)的有機(jī)前驅(qū)體材料是有機(jī)硫醇和有機(jī)硅烷分子。這些分子的共同特點(diǎn) 是它們都是由一個(gè)易于與固體界面發(fā)生化學(xué)相互作用的頭部基團(tuán)和一個(gè)能自身發(fā)生相互 作用的尾部基團(tuán)構(gòu)成。例如，具有長(zhǎng)鏈烷烴結(jié)構(gòu)的硫醇分子主要是依靠強(qiáng)的金-硫化學(xué)相 互作用先將分子鉚釘在金基底上，然后，再通過分子鏈與分子連之間的疏水相互作用將分 子推起。這些分子最終以與基底法線成一定角度的方式站立在金表面上而形成自組裝單層 膜。有機(jī)硅烷分子則是先通過水合作用在頭部形成硅羥基，然后與羥基化的單晶硅表面發(fā) 生縮合反應(yīng)，形成硅氧化學(xué)鍵，將分子牢牢地固定在硅的表面。有機(jī)硅烷分子的尾部基團(tuán)起 的作用與硫醇分子的類似。與傳統(tǒng)的化學(xué)氣相沉積技術(shù)和分子束外延技術(shù)相比，液相自組 裝膜制備技術(shù)不僅僅能制備高密度、高有序性和取向性的納米級(jí)乃至分子級(jí)膜結(jié)構(gòu)，而且 最重要的是該制備技術(shù)簡(jiǎn)單、快速、成本低。此外，還可以針對(duì)具有不同官能團(tuán)和功能的分 子，選擇適當(dāng)?shù)娜軇┻M(jìn)行組裝。最近，基于自組裝單層膜的有序膜板在位置選擇的量子點(diǎn)和 納米線的組裝、生物大分子的定位固定和識(shí)別以及納米電路的設(shè)計(jì)方面正在得到應(yīng)用。目 前，最典型的制備技術(shù)包括微接觸印技術(shù)和光刻技術(shù)。微接觸印技術(shù)主要使用一個(gè)印章將 吸附于其上的有機(jī)分子轉(zhuǎn)移到固體基底上，分子膜板的圖案依賴于印章的設(shè)計(jì)花樣。雖然， 微接觸印方法簡(jiǎn)單、快速、成本極低，但是，目前，微接觸印方法還很難制備工業(yè)級(jí)規(guī)?；?有序納米圖案。其中，一個(gè)最難解決的問題是分子在界面的吸附擴(kuò)散問題。在膜板的印制 過程中，有機(jī)分子將首先從印章縱向向固體表面遷徙，同時(shí)到達(dá)固體表面的分子也會(huì)橫向 沿著固體表面遷移。這一過程會(huì)造成原有印章膜板圖案的失真。這種問題雖然可以通過控 制一定的制備條件加以弱化(例如印章上分子數(shù)量的控制、壓印力的大小控制)，但不可 能徹底消除。相比之下，傳統(tǒng)光刻技術(shù)仍然是制備工業(yè)級(jí)別有序膜板最實(shí)際的方法，它能保 證掩膜板上所設(shè)計(jì)的圖案完全地轉(zhuǎn)移到存在于固體基底上的光刻膠上。為了制備納米級(jí)尺 寸和分辨率的圖案，首先需要考慮的問題是光刻膠掩膜問題。傳統(tǒng)的光刻膠一般是由特殊 的高分子材料組成，光刻膠掩膜主要利用旋轉(zhuǎn)涂膜的方法加以實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)光刻膠一般較厚， 很難做到幾個(gè)納米的厚度。因此，為了實(shí)現(xiàn)納米級(jí)厚度和精度的掩膜，則需要發(fā)明新的掩 膜及其構(gòu)造方法?；谶@樣一個(gè)研發(fā)背景，我們發(fā)明了一種新的掩膜及其構(gòu)造方法。該掩 膜厚度在0. 5-2. 6納米，主要利用硅烷分子在單晶硅表面的自組裝過程來實(shí)現(xiàn)。由于強(qiáng)的 碳-碳化學(xué)鍵，一般紫外光(波長(zhǎng)為365nm)很難刻蝕這種膜，必須使用波長(zhǎng)低于300nm的 深紫外光(例如172nm)進(jìn)行刻蝕。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一提供一種用于深紫外光刻技術(shù)用的納米級(jí)厚度的掩膜。本發(fā)明的目的之二 提供一種用于深紫外光刻技術(shù)用的納米級(jí)厚度的掩膜構(gòu)造方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜，其為由鏈狀烷烴類硅烷化 有機(jī)分子與羥基化的單晶硅基片表面發(fā)生化學(xué)縮合反應(yīng)，并沉積于所述羥基化的單晶硅 基片表面上的硅烷基化分子構(gòu)成的島狀結(jié)構(gòu)膜。其厚度約為硅烷基化分子的鏈長(zhǎng)；所述 硅烷基化分子的烷基長(zhǎng)鏈垂直于其附著的單晶硅表面；所述硅烷化有機(jī)分子的分子式為 CnH2n+1SiCl3 或 CnH2n+1Si (OCH3) 3 或 CnH2n+1Si (OC2H5) 3所述硅烷基化分子的碳鏈長(zhǎng)度在0. 5納米-2. 4納米范圍內(nèi)。所述的鏈狀硅烷化有機(jī)分子為從已到十八烷基鏈長(zhǎng)的三甲氧基(或三乙氧基) 硅烷或從已到十八烷基鏈長(zhǎng)的三氯硅烷。所述的單晶硅基片為ρ-型單晶硅(111)基片、ρ-型單晶硅(100)基片、η-型單晶 硅(111)基片或Π-型單晶硅(100)基片。本發(fā)明提供的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜的制備方法，其步驟如下1)對(duì)單晶硅基片進(jìn)行羥基化處理將濃硫酸和雙氧水按體積比為:3ml Iml的比例混合配制成清洗液，然后，將單晶 硅基片放入該清洗液中，在98°C下浸泡10-30分鐘，之后取出單晶硅基片并用去離子水反 復(fù)沖洗，再將單晶硅基片在波長(zhǎng)為172nm的紫外燈下照射10分鐘，該單晶硅基片表面成為 經(jīng)羥基化處理的親水表面；所述濃硫酸濃度為98wt% ；所述雙氧水濃度為30Wt% ；2)將上述經(jīng)羥基化處理的單晶硅基片放入惰性氣體保護(hù)的濃度為0. 5wt-10wt% 的烷基三甲氧基硅烷甲苯溶液、烷基三甲氧基硅烷苯溶液、烷基三乙氧基硅烷甲苯溶液、烷 基三乙氧基硅烷苯溶液、烷基三氯硅烷甲苯溶液或烷基三氯硅烷苯溶液中浸泡1-3分鐘， 取出單晶硅基片，并用相應(yīng)的甲苯溶劑或苯溶劑反復(fù)沖洗，最后用氮或氬氣吹干，得到用于 深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜；該用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜為由鏈狀烷烴類硅烷化有機(jī)分子與羥 基化的單晶硅基片表面發(fā)生化學(xué)縮合反應(yīng)，并沉積于所述羥基化的單晶硅基片表面上的 硅烷基化分子構(gòu)成的島狀結(jié)構(gòu)膜。其厚度約為硅烷基化分子的鏈長(zhǎng)；所述硅烷基化分子 的烷基長(zhǎng)鏈垂直于其附著的單晶硅表面；所述硅烷基化分子的結(jié)構(gòu)式為CnH2n+1SiCl3或 C H2n+1Si (OCH3) 3 或 CnH2n+1Si (OC2H5) 3所述的惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤?。所述硅烷基化分子的碳鏈長(zhǎng)度在0. 5納米-2. 4納米范圍內(nèi)。所述的單晶硅基片為ρ-型單晶硅(111)基片、ρ-型單晶硅(100)基片、η-型單晶 硅(111)基片或η-型單晶硅(100)。本發(fā)明的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜主要是通過利用鏈狀烷烴硅烷化 類有機(jī)分子與羥基化的單晶硅表面發(fā)生化學(xué)縮合反應(yīng)而形成的；這種納米級(jí)厚的薄膜暴露在外的部分由疏水的烷基鏈構(gòu)成，底部通過硅-氧-硅化學(xué)鍵與單晶硅基片相連。膜在基 底表面的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖1該用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜在172納米深紫外光照射下，5分鐘之內(nèi) 就能被全部分解；而常規(guī)375納米紫外光照射則無法分解該膜。這種用于深紫外光刻的納 米級(jí)厚度的掩膜可作為快速、大規(guī)模制作高密度納米級(jí)集成電路的深紫外光刻掩膜。這種用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜的形貌和結(jié)構(gòu)方面的信息可通過原子 力顯微鏡(AFM)和掃描電子顯微鏡(SEM)表征獲得；膜的親、疏水性質(zhì)可通過水接觸角測(cè)量 獲得；通過X射線光電子能譜(XPQ表征可獲得基底表面掩膜表面化學(xué)狀態(tài)方面的信息； 通過橢圓偏振表征可獲得掩膜平均厚度方面的信息。本發(fā)明的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜，其制備機(jī)理在于為了在單晶硅基底表面形成一層硅烷化的自組裝單層膜，單晶硅基底表面必須 先被活化，也就是說形成親水的硅羥基表面(見示圖幻。這層硅羥基或者上面的水層 則會(huì)與非水溶劑中的硅烷化試劑(烷基三甲氧基硅烷、烷基三乙氧基硅烷或烷基三氯硅 烷)進(jìn)行脫水縮合反應(yīng)，導(dǎo)致有機(jī)硅烷化分子之間以及有機(jī)硅烷化分子與硅基底之間通過 硅-氧-硅化學(xué)鍵相互連接，從而在單晶硅基底表面形成致密的單層烷烴膜結(jié)構(gòu)；這種硅 烷化的自組裝單層膜通常以島狀結(jié)構(gòu)存在；島的大小取決于表面膜成核的密度和生長(zhǎng)的速 度；膜的質(zhì)量與表面羥基化的程度有很大的關(guān)系。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.本發(fā)明制備的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜的厚度在0. 5-2. 6納米范 圍，該用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜致密，能耐受各種酸、堿的腐蝕，是一種較為理 想的用于深紫外光刻技術(shù)用的掩膜，在大規(guī)模硅基的納米器件及相關(guān)的集成電路器件的構(gòu) 造方面有著巨大的應(yīng)用價(jià)值。2.本發(fā)明的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜的制備方法工藝簡(jiǎn)單、制備快 速、成本較低、可操作性強(qiáng)；可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。


圖1為本發(fā)明的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜的形成機(jī)理示意圖；圖3a為處理后得到的干凈ρ-型單晶硅(100)基片的水接觸角光學(xué)顯微鏡圖像；圖北為十八烷基三氯硅烷(OTS)自組裝單層修飾的P-型單晶硅(100)基片的水 接觸角光學(xué)顯微鏡圖像；圖4為OTS自組裝單層修飾的ρ-型單晶硅(100)基片的自組裝單層掩膜的原子 力顯微鏡(AFM)圖片；圖如為修飾在ρ-型單晶硅(100)基片表面的OTS自組裝單層膜的接觸角和厚度 特性隨172nm紫外光輻照時(shí)間變化的曲線；圖恥和圖5c分別為修飾在ρ-型單晶硅(100)基片表面OTS自組裝單層膜隨 172nm紫外光輻照時(shí)間變化的XPS譜圖；圖6a至6d分別為利用172nm紫外光刻制備的各種OTS自組裝單層膜的圖案；圖7a、圖7b分別為利用172nm紫外光刻制備的OTS自組裝單層膜在浸入腐蝕液
5前、后的SEM對(duì)比圖案。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1實(shí)施例1為以十八烷基三氯硅烷(OTS)為反應(yīng)前驅(qū)體，在ρ-型單晶硅(100)基片 表面通過縮合反應(yīng)得到用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜，其具體制備如下OTS自組裝單層掩膜(用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜)的構(gòu)建(1)首先，將濃硫酸(98wt% H2SO4)和雙氧水(30wt% H2O2)按體積比為3ml Iml 比例混合，配制成清洗液，然后，將P-型單晶硅(100)基片放入該清洗液中，在98°C下浸泡 30分鐘，取出后，用去離子水反復(fù)沖洗后，并在波長(zhǎng)為172nm的紫外燈下照射10分鐘，使 ρ-型單晶硅(100)基片表面變?yōu)榻?jīng)羥基化處理的親水表面；(2)將上述處理好的ρ-型單晶硅(100)基片放入氬氣保護(hù)的濃度為0. 5wt%的 OTS(溶質(zhì))甲苯溶液中浸泡2分鐘，取出后，用甲苯溶劑反復(fù)沖洗，以除去P-型單晶硅 (100)基片表面剩余的OTS甲苯溶液，最后用氬氣吹干，得到用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度 的掩膜(其結(jié)構(gòu)請(qǐng)見圖1)。實(shí)施例2OTS自組裝單層掩膜(用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜)的構(gòu)建(1)首先，將濃硫酸(98wt% H2SO4)和雙氧水(30wt% H2O2)按體積比為3ml Iml 比例混合，配制成清洗液，然后，將P-型單晶硅(111)基片放入該清洗液中，在98°C下浸泡 30分鐘，取出后，用去離子水反復(fù)沖洗后，并在波長(zhǎng)為172nm的紫外燈下照射10分鐘，使 ρ-型單晶硅(111)基片表面變?yōu)榻?jīng)羥基化處理的親水表面；(2)將上述處理好的ρ-型單晶硅(111)基片放入氬氣保護(hù)的濃度為0.5wt%的 OTS (溶質(zhì))苯溶液中浸泡2分鐘，取出后，用苯溶劑反復(fù)沖洗，以除去P-型單晶硅(111)基 片表面剩余的OTS苯溶液，最后用氮?dú)獯蹈?，得到用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜(其 結(jié)構(gòu)請(qǐng)見圖1)。實(shí)施例3十八烷基三甲氧基硅烷自組裝單層掩膜(用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜) 的構(gòu)建(1)首先，將濃硫酸(98wt% H2SO4)和雙氧水(30wt% H2O2)按體積比為3ml Iml 比例混合，配制成清洗液，然后，將η-型單晶硅(111)基片放入該清洗液中，在98°C下浸泡 30分鐘，取出后，用去離子水反復(fù)沖洗后，并在波長(zhǎng)為172nm的紫外燈下照射10分鐘，使 η-型單晶硅(111)基片表面變?yōu)榻?jīng)羥基化處理的親水表面；(2)將上述處理好的η-型單晶硅(111)基片放入氬氣保護(hù)的濃度為0. 5wt %的 十八烷基三甲基硅烷苯溶液中浸泡2分鐘，取出后，用苯溶劑反復(fù)沖洗，以除去η-型單晶硅 (111)基片表面剩余的十八烷基三甲基硅烷苯溶液，最后用氮?dú)獯蹈?，得到用于深紫外光?的納米級(jí)厚度的掩膜(其結(jié)構(gòu)請(qǐng)見圖1)。實(shí)施例4十八烷基三甲氧基硅烷自組裝單層掩膜(用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜) 的構(gòu)建
(1)首先，將濃硫酸(98wt% H2SO4)和雙氧水(30wt% H2O2)按體積比為3ml Iml 比例混合，配制成清洗液，然后，將η-型單晶硅(100)基片放入該清洗液中，在98°C下浸泡 30分鐘，取出后，用去離子水反復(fù)沖洗后，并在波長(zhǎng)為172nm的紫外燈下照射10分鐘，使 η-型單晶硅(100)基片表面變?yōu)榻?jīng)羥基化處理的親水表面；(2)將上述處理好的η-型單晶硅(100)基片放入氬氣保護(hù)的濃度為0. 5wt%的 十八烷基三甲基硅烷甲苯溶液中浸泡2分鐘，取出后，用甲苯溶劑反復(fù)沖洗，以除去η-型單 晶硅(100)基片表面剩余的十八烷基三甲基硅烷甲苯溶液，最后用氮?dú)獯蹈桑玫接糜谏?紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜(其結(jié)構(gòu)請(qǐng)見圖1)。下面針對(duì)實(shí)施例1所制的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜為例，利用172nm 的深紫外光光刻獲得各種納米尺寸的圖案花樣；以此為基礎(chǔ)，將該用于深紫外光刻的納米 級(jí)厚度的掩膜在硅腐蝕液中耐受性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1的OTS自組裝的單層掩膜的表征(1)形貌、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)表征首先，使用接觸角測(cè)量來從表觀上確定OTS自組裝單層掩膜的形成；圖3a和圖北 分別給出了成膜前和成膜后的水接觸角光學(xué)顯微鏡圖像；這兩張圖像清晰地反映出成膜前 (0° )和成膜后(115° )p_型單晶硅(100)基片表面的水接觸角變化；表明成膜后ρ-型 單晶硅(100)基片表面從成膜前的親水表面變成了疏水表面；其次，我們使用原子力顯微鏡(AFM)表征了 ρ-型單晶硅(100)基片上所形成的自 組裝單層掩膜；圖4是一幅OTS自組裝單層掩膜的AFM圖片；從AFM圖像中，可以觀察到在 ρ-型單晶硅(100)基片表面形成的OTS單層膜成島狀結(jié)構(gòu)，該島狀結(jié)構(gòu)的尺寸范圍在幾十 到幾百納米，島狀結(jié)構(gòu)的高度在2. 4納米左右，表明了它們是單層膜結(jié)構(gòu)；最后，利用水接觸角、橢圓偏振和XPS測(cè)量，連續(xù)跟蹤了該單層膜在不同時(shí)間 172nm紫外光輻照下的降解過程，進(jìn)一步表明了 OTS自組裝單層掩膜的形成；圖如、圖恥分 別表明了膜表面特性隨172nm紫外光輻照時(shí)間的變化規(guī)律；該規(guī)律說明了 172nm紫外光能 在5分鐘之內(nèi)迅速分解形成在ρ-型單晶硅(100)基片表面的OTS自組裝單層掩膜；(2)基于OTS自組裝單層掩膜的各種納米尺寸的圖案花樣的構(gòu)造和在硅腐蝕液中 的耐受性實(shí)驗(yàn)圖6a、圖6b、圖6c和圖6d分別為利用刻有各種圖案的光刻板，在172nm紫外光輻 照7分鐘后，將圖案轉(zhuǎn)移到OTS自組裝單層修飾的ρ-型單晶硅(100)基片表面所得到的用 于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜樣品的SEM圖像；從這些圖案中可以觀察到淺色區(qū)域?yàn)?OTS單層覆蓋的面積而暗的區(qū)域則為深紫外光刻蝕掉OTS單層裸露出的硅基底；被轉(zhuǎn)移圖 案的尺寸取決于光刻板上圖案的大小和光源的波長(zhǎng)；如果光刻板上圖案的大小和光源的波 長(zhǎng)能夠達(dá)到納米量級(jí)，原理上被轉(zhuǎn)移圖案的尺寸也能達(dá)到納米量級(jí)。為了考察OTS單層的穩(wěn)定性和耐受性，我們將OTS單層圖案修飾的ρ-型單 晶硅(100)基片放進(jìn)0. 的氫氟酸(HF)水溶液中浸泡10分鐘，然后再在NH4FM2O2/ H20(10 3 100重量份配比)混合水溶液中浸泡5分鐘后，取出，用氬氣吹干；圖7a和圖 7b分別為處理前、后樣品的SEM圖像；從圖中發(fā)現(xiàn)，修飾在ρ-型單晶硅(100)基片上的OTS 單層圖案并沒有發(fā)生任何形變或消失，表明OTS單層對(duì)上述腐蝕液具有相當(dāng)好的穩(wěn)定性和 耐受性。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟 悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變型，但這些相應(yīng)的改變和變 形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜，其為由鏈狀烷烴類硅烷化有機(jī)分子與羥 基化的單晶硅基片表面發(fā)生化學(xué)縮合反應(yīng)，并沉積于所述羥基化的單晶硅基片一表面上的 硅烷基化分子構(gòu)成的島狀結(jié)構(gòu)膜，其厚度為硅烷基化分子的烷基長(zhǎng)鏈的鏈長(zhǎng)；所述硅烷基 化分子的烷基長(zhǎng)鏈垂直于所述羥基化的單晶硅的該一表面；所述硅烷基化分子的分子式為 CnH2n+iSiCl3> CnH2n+1Si (OCH3) 3 或 CnH2n+1Si (OC2H5) 3。
2.按權(quán)利要求1所述的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜，其特征在于，所述硅烷 基化分子的碳鏈長(zhǎng)度在0. 5納米-2. 4納米范圍內(nèi)。
3.按權(quán)利要求1所述的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜，其特征在于，所述的單 晶硅基片為P-型單晶硅(111)基片、P-型單晶硅(100)基片、η-型單晶硅(111)基片或 η-型單晶硅(100)基片。
4.按權(quán)利要求1所述的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜，其特征在于，所述的鏈 狀烷烴類有機(jī)分子為從已到十八烷基鏈長(zhǎng)的三甲氧基硅烷、從已到十八烷基鏈長(zhǎng)的三乙氧 基硅烷或從已到十八烷基鏈長(zhǎng)的三氯硅烷。
5.一種權(quán)利要求1所述的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜的制備方法，其步驟如下1)對(duì)單晶硅基片進(jìn)行羥基化處理將和雙氧水按體積比為:3ml Iml的比例混合，配制成清洗液，然后，將單晶硅基片放 入該清洗液中，在98°C下浸泡10-30分鐘，之后取出單晶硅基片并用去離子水反復(fù)沖洗，再 在波長(zhǎng)為172nm的紫外燈下照射10分鐘，單晶硅基片表面成為經(jīng)羥基化處理的親水表面；所述濃硫酸濃度為98wt% ；所述雙氧水濃度為30wt% ；2)將上述經(jīng)羥基化處理的單晶硅基片放入惰性氣體保護(hù)的濃度為0.5wt-10wt%的烷 基三甲氧基硅烷甲苯溶液、烷基三甲氧基硅烷苯溶液、烷基三乙氧基硅烷甲苯溶液、烷基三 乙氧基硅烷苯溶液、烷基三氯硅烷甲苯溶液或烷基三氯硅烷苯溶液中浸泡1-3分鐘，取出 單晶硅基片，并用相應(yīng)的甲苯溶劑或苯溶劑反復(fù)沖洗，最后用氮或氬氣吹干，得到用于深紫 外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜；該用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜為由鏈狀烷烴類硅烷化有機(jī)分子與羥基化的 單晶硅基片表面發(fā)生化學(xué)縮合反應(yīng)，并沉積于所述羥基化的單晶硅基片一表面上的硅烷 基化分子構(gòu)成的島狀結(jié)構(gòu)膜，其厚度為硅烷基化分子的烷基長(zhǎng)鏈的鏈長(zhǎng)；所述硅烷基化分 子的烷基長(zhǎng)鏈垂直于所述羥基化的單晶硅的該一表面；所述硅烷基化分子的分子式為 CnH2n+iSiCl3> CnH2n+1Si (OCH3) 3 或 CnH2n+1Si (OC2H5) 3。
6.按權(quán)利要求5所述的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜的制備方法，其特征在 于，所述的惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?br> 7.按權(quán)利要求5所述的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜的制備方法，其特征在 于，所述硅烷基化分子的碳鏈長(zhǎng)度在0. 5納米-2. 4納米范圍內(nèi)。
8.按權(quán)利要求5所述的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜的制備方法，其特征在 于，所述的單晶硅基片為P-型單晶硅(111)基片、ρ-型單晶硅(100)基片、η-型單晶硅 (111)基片或η-型單晶硅(100)基片。
全文摘要
本發(fā)明涉及的用于深紫外光刻的納米級(jí)厚度的掩膜，其為由鏈狀烷烴類硅烷化有機(jī)分子與羥基化的單晶硅基片表面發(fā)生縮合反應(yīng)，并沉積于其上的硅烷基化分子構(gòu)成的島狀結(jié)構(gòu)膜；其分子式為CnH2n+1SiCl3或CnH2n+1Si(OCH3)3或CnH2n+1Si(OC2H5)3；其制備先對(duì)單晶硅基片進(jìn)行羥基化處理；再將單晶硅基片放入惰性氣體保護(hù)的烷基三甲氧基硅烷甲苯/苯溶液、烷基三乙氧基硅烷甲苯/苯溶液或烷基三氯硅烷甲苯/苯溶液中浸泡，取出并用甲苯/苯溶劑反復(fù)沖洗，最后用氮或氬氣吹干而得到；該膜在172納米深紫外光照射下，5分鐘之內(nèi)全部分解，可作為快速、大規(guī)模制作高密度納米級(jí)集成電路的深紫外光刻掩膜。
文檔編號(hào)H01L21/027GK102073212SQ20091023841
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者江鵬 申請(qǐng)人:國(guó)家納米科學(xué)中心