CN103124927A - 使用石墨烯对比度增强层的光刻 - Google Patents
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Abstract
一般地描述了包括通过光刻形成的图案的方法、系统和结构的技术。在一些示例方法中,将光致抗蚀剂层涂覆到衬底上,并且可以将石墨烯层涂覆到光致抗蚀剂层上。可以通过掩模向石墨烯层施加光,其中掩模包括图案。光可以在石墨烯层上形成图案,使得该图案形成在光致抗蚀剂层上。
Description
背景技术
除非另有声明,这一部分中所述的材料并非相对于该申请中权利要求是现有技术,并且并不承认由于包括在这一部分中就是现有技术。
在光刻时,可以使用掩模在衬底上形成图案。在一些示例中,可以将光敏光致抗蚀剂层涂覆到衬底上。光源可以通过掩模向衬底施加光束。掩模上的图案可以使光束基于该图案对光致抗蚀剂的一些区域曝光、且阻挡光致抗蚀剂的其他区域曝光。光致抗蚀剂可以与施加的光反应以在衬底上形成图案。可以将光学系统插入到掩模和衬底之间,使得可以改变暴光到光致抗蚀剂层的图案的尺寸。
发明内容
一般地描述了包括通过光刻形成的图案的方法、系统和结构的技术。
在一些示例中,一般地描述了一种形成结构的方法。示例方法可以包括:将光致抗蚀剂层涂覆到衬底上;以及将石墨烯层涂覆到光致抗蚀剂层上。在一些示例中,该方法还可以包括通过掩模向石墨烯层施加光。其中掩模包括图案。所施加的光可以在石墨烯层上形成图案,并且使得该图案形成在光致抗蚀剂层上。
在一些示例中,一般地描述了一种结构。示例结构可以包括在衬底上具有光致抗蚀剂层的衬底。该结构还可以包括光致抗蚀剂层上的石墨烯层。
在一些示例中,一般地描述了一种用于形成结构的系统。示例系统可以包括处理器、光源、掩模、衬底、光致抗蚀剂层和石墨烯层。光致抗蚀剂层可以形成于衬底上,在光致抗蚀剂层上形成有石墨烯层。处理器可以配置为与光源通信,并且配置为通过掩模向石墨烯层施加光。在一些示例中,光可以用于在石墨烯层上形成图案,使得可以在光致抗蚀剂层上形成该图案。
以上发明内容仅仅是说明性的,而绝不是限制性的。除了上述示例性的各方案、各实施例和各特征之外,参照附图和以下详细说明,将清楚其他方案、其他实施例和其他特征。
附图说明
根据以下说明和所附权利要求,结合附图,本公开的前述和其他特征将更加清楚。在认识到这些附图仅仅示出了根据本公开的一些示例且因此不应被认为是限制本公开范围的前提下,通过使用附图以额外的特征和细节来详细描述本公开,附图中:
图1示出了可以用来实现使用石墨烯对比度增强层的光刻的示例系统;
图2示出了用于实现使用石墨烯对比度增强层的光刻的示例处理的流程图;
图3示出了可以用来实现使用石墨烯对比度增强层的光刻的计算机程序产品;以及
图4是示出了配置为实现使用石墨烯对比度增强层的光刻的示例计算设备的方框图,所有这些都根据这里描述的至少一些实施例来配置。
具体实施方式
在以下详细说明中,参考了作为详细说明的一部分的附图。在附图中,类似符号通常表示类似部件,除非上下文另行指明。具体实施方式部分、附图和权利要求书中记载的示例性实施例并不是限制性的。在不脱离在此所呈现主题的精神或范围的情况下,可以利用其他实施例,且可以进行其他改变。应当理解,在此一般性记载以及附图中图示的本公开的方案可以按照在此明确和隐含公开的多种不同配置来设置、替换、组合、分割和设计。
本公开一般地主要涉及与使用石墨烯对比度增强层的光刻相关的系统、方法、材料和设备。
简而言之,一般地描述了包括通过光刻形成的图案的方法、系统和结构的技术。在一些示例方法中,将光致抗蚀剂层涂覆到衬底上,并且可以将石墨烯层涂覆到光致抗蚀剂层上。可以通过掩模向石墨烯层施加光,其中掩模包括图案。光可以在石墨烯层上形成图案,使得该图案形成在光致抗蚀剂层上。
还应该理解,在说明书中明确或隐含公开的和/或在权利要求中记载为属于一组的任意化合物、材料或物质或者结构上、成分上或功能上相关的化合物、材料或物质包括该组中的各单独项及其所有组合。
图1示出了根据这里所述的至少一些实施例的可以用来实现使用石墨烯对比度增强层的光刻的示例系统。示例光刻系统100可以包括衬底102、光致抗蚀剂层104、石墨烯层106、光源110、光学系统154和/或掩模108。这些元件的至少一些可以设置为通过通信链路156与处理器154通信。在一些示例中,处理器154可以适于与存储器158通信,存储器158包括在存储器中存储的指令160。处理器154可以配置为(例如通过指令160)控制下面描述的操作中的至少一些。
在一些示例中,衬底102可以是硅晶片、GaAs或其他半导体晶片。如图1的132所示,可以在衬底102上涂覆光致抗蚀剂层104。在多种示例中,可以通过如166所示的旋涂或者通过一些其他方法涂覆光致抗蚀剂层104。如134所示,可以在光致抗蚀剂层104上涂覆石墨烯层106。石墨烯层106可以由宽度和长度与光致抗蚀剂层104基本上匹配的石墨烯晶体制成。石墨烯层106可以具有约一个原子的高度。在一些示例中,可以使用两个或更多石墨烯层106。
可以按照多种方式将石墨烯层106涂覆到光致抗蚀剂层104上。在一些示例中,如145所示,可以在铜层150上生长石墨烯层106。铜层150可以插入到石英管156中,并且在90mtorr下具有8sccm(标准立方厘米每分钟)流速的H2的情况下加热到约1000摄氏度。随后,可以在类似的流率和压力下将铜层150退火约30分钟。然后将CH4和H2的气体混合物分别以约24sccm和约8sccm的流速在约460mtorr下流动约30分钟。然后在约90mtorr的压力下按照约每秒钟10摄氏度的速度用流动的H2冷却铜层150,从而形成石墨烯层106。
如142所示,可以例如利用滚筒159、161将铜层150附着到聚合物层146上。然后,可以溶解铜层150,并且使用滚筒158、160将聚合物层146和石墨烯层106的组合轧到光致抗蚀剂层104上。在一些示例中,滚筒158、159、160、161可以设置为与处理器154通信。随后,可以溶解聚合物层146,留下了石墨烯层106涂覆在光致抗蚀剂层104上。
如136所示,在一些示例中,在涂覆石墨烯层106之后,光源110可以配置为向掩模108施加光束112。基于掩模108上的图案152,光束112的至少一些光子可以通过掩模108、通过光学系统154并且到达石墨烯层106。在一些示例中,光源110可以配置为输出具有大于约3mW/cm2功率的光。掩模108可以配置为基于图案152阻挡光束112的一些光子、而允许光束112的其他光子通过。在一些示例中,光学系统154可以配置为对光束112进行折射,以使得图案152的放大率能够从掩模108到石墨烯层106和光致抗蚀剂层104发生变化。掩模108和衬底102可以放置于相应的工作台162、164上。在一些示例中,工作台162、164可以设置为与处理器154通信,并且可以相对于彼此移动。
如138所示,石墨烯层106可以基于图案152从光束112接收光子,并且允许光子通过,从而按照来自于掩模108的所需图案,将光子能量传输给曝光石墨烯层116。在这些示例中,当来自光束112的光子能量通过石墨烯层106时,来自光束112的光子可以基于图案152对光致抗蚀剂层104曝光,导致了已构图的光致抗蚀剂层114。可以形成包括衬底102、已构图的光致抗蚀剂层114和已曝光的石墨烯层106在内的结构。
如140所示,可以从已构图的光致抗蚀剂层114去除已曝光的石墨烯层116。在一些示例中,可以使用干法刻蚀技术,如通过施加氧等离子体168,来去除已曝光的石墨烯层116。在一些附加示例中,光致抗蚀剂层114可以包括甲硅烷基化剂(silylating agent),并且可以与这种干法刻蚀技术兼容。
石墨烯层106可以是可饱和吸收材料,使得在向石墨烯层106施加大于阈值的能量的示例中,所施加的能量可以通过石墨烯层106。在一些示例中,石墨烯层106可以具有约0.1EV的相对较低的带隙,使得来自光束112的基本上所有光子能量通过石墨烯层106到达光致抗蚀剂层104。
在一些示例中,石墨烯层106可以通过使通过石墨烯的光(例如,光子能量)的峰锐化,来增强在光致抗蚀剂114上构图的图像的对比度。例如,石墨烯层106可以有效地基于掩模108上的图案152提供已构图的光致抗蚀剂层114上的锐利边缘转变,导致与图案152匹配的锐利透明或不透明区域。
除了其他优点之外,根据本公开设置的系统可以使用具有多种波长的光源。示例光源可以具有约193nm、约157nm波长、以及约12nm的波长。根据本公开配置的系统可以用于增强在衬底上构图的多种特征的分辨率,使得能够构图多种尺寸的清楚特征。石墨烯层可以具有相对较小的高度。在一些示例中,该层可以是高度为一个原子。石墨烯层106可以是可逆的,即,可以在向光致抗蚀剂层多次施加光时多次使用该层。
因为石墨烯层可以吸收入射光(即,吸收光子),所以石墨烯层可以用作顶部抗反射层。这种抗反射层可以抑制在石墨烯层上入射的光反射回光学系统中。这种反射可能不利地导致光致抗蚀剂层的双重曝光。
图2示出了根据这里描述的至少一些实施例设置的、用于实现使用石墨烯作为对比度增强层的光刻的示例处理200的流程图。例如,可以使用如上所述的系统100实现图2中的处理。示例处理可以包括由方框S2、S4和/或S6中的一个或多个示出的一个或多个操作、动作或功能。尽管图示为分立的方框,但是各方框可以依赖于所需的实现而划分为附加的方框、组合成更少的方框或取消。处理200可以开始于方框S2“向衬底涂覆光致抗蚀剂”。
在方框S2,可以将光致抗蚀剂层涂覆到衬底上。在一些示例中,可以通过将光致抗蚀剂倾倒到衬底上、并且旋转衬底以使光致抗蚀剂涂覆衬底,来涂覆光致抗蚀剂层。处理可以从方框S2继续至方框S4“向光致抗蚀剂层涂覆石墨烯层”。
在方框S4,可以将石墨烯层涂覆到光致抗蚀剂层上。在一些示例中,可以通过使用滚筒滚轧光致抗蚀剂层来涂覆石墨烯层。处理可以从方框S4继续至方框S6“通过掩模向石墨烯层施加光”。
在方框S6,可以通过掩模向石墨烯层施加光。在一些示例中,可以通过激光施加光。掩模可以包括图案。通过向掩模施加光,可以使光的图案透射通过石墨烯层以将光致抗蚀剂层曝光为具有所需图案。
图3示出了根据这里描述的至少一些实施例的、可以用来实现使用石墨烯对比度增强层的光刻的计算机程序产品。程序产品300可以包括信号承载介质302。信号承载介质302可以包括一个或多个指令304,当通过例如处理器执行时,所述指令可以提供以上参考图1-2描述的功能。因此,例如参考系统100,处理器154可以响应于由介质302传达给系统100的指令304,采取图3所示方框的一个或多个。
在一些实施方式中,信号承载介质302可以包括计算机可读介质306,例如但不限于硬盘驱动器(HDD)、紧致盘(CD)、数字视频盘(DVD)、数字磁带、存储器等。在一些实施方式中,信号承载介质302可以包括可记录介质308,例如但不限于存储器、读/写(R/W)CD、R/W DVD等。在一些实施方式中,信号承载介质302可以包含通信介质310,例如但不限于数字和/或模拟通信介质(例如,光纤光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。因此,例如可以通过RF信号承载介质302将程序产品300转达给系统100的一个或多个模块,其中通过无线通信介质310(例如,符合802.11标准的无线通信介质)传达信号承载介质302。
图4是示出了根据这里公开的至少一些实施例的示例计算设备的方框图,所述示例计算设备配置为实现使用石墨烯对比度增强层的光刻。在非常基本的配置402中,计算设备400典型地包括一个或多个处理器404和系统存储器406。存储器总线408可以用于在处理器404和系统存储器406之间通信。
根据所期望的配置,处理器404可以是任意类型的,包括但不限于微处理器(μP)、微控制器(μC)、数字信号处理器(DSP)或其任意组合。处理器404可以包括一级或多级缓存(例如,一级高速缓存410和二级高速缓存412)、处理器核414、以及寄存器416。示例处理器核414可以包括算术逻辑单元(ALU)、浮点单元(FPU)、数字信号处理核(DSP核)或其任意组合。示例存储器控制器418也可以与处理器404一起使用,或者在一些实施方式中,存储器控制器418可以是处理器404的内部部件。
根据所期望的配置,系统存储器406可以是任意类型的,包括但不限于易失性存储器(如RAM)、非易失性存储器(如ROM、闪存等)或其任意组合。系统存储器406可以包括操作系统420、一个或多个应用程序422和程序数据424。应用程序422可以包括使用石墨烯对比度增强层的光刻的算法426,所述算法配置为执行如这里所述的功能,包括针对图1-3的系统100描述的功能。程序数据424可以包括使用石墨烯对比度增强层的光刻的数据428,所述数据对于实现如这里所述的使用石墨烯对比度增强层的光刻可能是有用的。在一些示例中,应用程序422可以设置为在操作系统420上以程序数据424进行操作,使得可以实现使用石墨烯对比度增强层的光刻。这里所描述的基本配置402在图4中由虚线内的部件来图示。
计算设备400可以具有额外特征或功能以及额外接口,以有助于基本配置402与任意所需设备和接口之间进行通信。例如,总线/接口控制器430可以有助于基本配置402与一个或多个数据存储设备432之间经由存储接口总线434进行通信。数据存储设备432可以是可拆除存储设备436、不可拆除存储设备438或其组合。可拆除存储设备和不可拆除存储设备的示例包括磁盘设备(如软盘驱动器和硬盘驱动器(HDD))、光盘驱动器(如紧致盘(CD)驱动器或数字通用盘(DVD)驱动器)、固态驱动器(SSD)以及磁带驱动器,这仅仅是极多例子中的一小部分。示例计算机存储介质可以包括以任意信息存储方法或技术实现的易失性和非易失性、可拆除和不可拆除介质,如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。
系统存储器406、可拆除存储设备436和不可拆除存储设备438均是计算机存储介质的示例。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术,CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光存储设备,磁盒、磁带、磁盘存储设备或其他磁存储设备,或可以用于存储所需信息并可以由计算设备400访问的任意其他介质。任何这种计算机存储介质可以是计算设备400的一部分。
计算设备400还可以包括接口总线440,以有助于多种接口设备(例如,输出设备442、外围设备444和通信设备446)经由总线/接口控制器430与基本配置402进行通信。示例输出设备442包括图形处理单元448和音频处理单元450,其可被配置为经由一个或多个A/V端口452与多种外部设备(如显示器或扬声器)进行通信。示例外围接口444包括串行接口控制器454或并行接口控制器456,它们可被配置为经由一个或多个I/O端口458与外部设备(如输入设备(例如,键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备等))或其他外围设备(例如,打印机、扫描仪等)进行通信。示例通信设备446包括网络控制器460,其可以被设置为有助于经由一个或多个通信端口462与一个或多个其他计算设备464通过网络通信链路进行通信。
网络通信链路可以是通信介质的一个示例。通信介质典型地可以由调制数据信号(如载波或其他传输机制)中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据来体现,并可以包括任意信息传送介质。“调制数据信号”可以是通过设置或改变一个或多个特性而在该信号中实现信息编码的信号。例如,但并非限制性地,通信介质可以包括有线介质(如有线网络或直接布线连接)、以及无线介质(例如声、射频(RF)、微波、红外(IR)和其他无线介质)。这里所使用的术语计算机可读介质可以包括存储介质和通信介质。
计算设备400可以实现为小体积便携式(或移动)电子设备的一部分,如蜂窝电话、个人数据助理(PDA)、个人媒体播放设备、无线web浏览设备、个人耳机设备、专用设备或包括任意上述功能的混合设备。计算设备400也可以实现为个人计算机,包括膝上型计算机和非膝上型计算机配置。
本公开不限于在本申请中描述的具体实施例,这些具体实施例意在说明不同方案。本领域技术人员清楚,不脱离本公开的精神和范围,可以做出许多修改和变型。本领域技术人员根据之前的描述,除了在此所列举的方法和装置之外,还可以想到本公开范围内功能上等价的其他方法和装置。这种修改和变型应落在所附权利要求的范围内。本公开应当由所附权利要求的术语及其等价描述的整个范围来限定。应当理解,本公开不限于具体方法、试剂、化合物组成或生物系统,这些都是可以改变的。还应理解,这里所使用的术语仅用于描述具体实施例的目的,而不应被认为是限制性的。
至于本文中任何关于多数和/或单数术语的使用,本领域技术人员可以从多数形式转换为单数形式,和/或从单数形式转换为多数形式,以适合具体环境和应用。为清楚起见,在此明确声明单数形式/多数形式可互换。
本领域技术人员应当理解,一般而言,所使用的术语,特别是所附权利要求中(例如,在所附权利要求的主体部分中)使用的术语,一般地应理解为“开放”术语(例如,术语“包括”应解释为“包括但不限于”,术语“具有”应解释为“至少具有”等)。本领域技术人员还应理解,如果意在所引入的权利要求中标明具体数目,则这种意图将在该权利要求中明确指出,而在没有这种明确标明的情况下,则不存在这种意图。例如,为帮助理解,所附权利要求可能使用了引导短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求中的特征。然而,这种短语的使用不应被解释为暗示着由不定冠词“一”或“一个”引入的权利要求特征将包含该特征的任意特定权利要求限制为仅包含一个该特征的实施例,即便是该权利要求既包括引导短语“一个或多个”或“至少一个”又包括不定冠词如“一”或“一个”(例如,“一”和/或“一个”应当被解释为意指“至少一个”或“一个或多个”);在使用定冠词来引入权利要求中的特征时,同样如此。另外,即使明确指出了所引入权利要求特征的具体数目,本领域技术人员应认识到,这种列举应解释为意指至少是所列数目(例如,不存在其他修饰语的短语“两个特征”意指至少两个该特征,或者两个或更多该特征)。另外,在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下,一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如,“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下,一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如,“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。本领域技术人员还应理解,实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语,无论是在说明书、权利要求书还是附图中,都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如,短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。
另外,在以马库什组描述本公开的特征或方案的情况下,本领域技术人员应认识到,本公开由此也是以该马库什组中的任意单独成员或成员子组来描述的。
本领域技术人员应当理解,出于任意和所有目的,例如为了提供书面说明,这里公开的所有范围也包含任意及全部可能的子范围及其子范围的组合。任意列出的范围可以被容易地看作充分描述且实现了将该范围至少进行二等分、三等分、四等分、五等分、十等分等。作为非限制性示例,在此所讨论的每一范围可以容易地分成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。本领域技术人员应当理解,所有诸如“直至”、“至少”、“大于”、“小于”之类的语言包括所列数字,并且指代了随后可以如上所述被分成子范围的范围。最后,本领域技术人员应当理解,范围包括每一单独数字。因此,例如具有1~3个单元的组是指具有1、2或3个单元的组。类似地,具有1~5个单元的组是指具有1、2、3、4或5个单元的组,以此类推。
尽管已经在此公开了多个方案和实施例,但是本领域技术人员应当明白其他方案和实施例。这里所公开的多个方案和实施例是出于说明性的目的,而不是限制性的,本公开的真实范围和精神由所附权利要求表征。
Claims (20)
1.一种形成结构的方法,所述方法包括:
在衬底上涂覆光致抗蚀剂层;
在光致抗蚀剂层上涂覆石墨烯层;
通过掩模向石墨烯层施加光,其中掩模包括图案,并且施加光的操作通过石墨烯层在光致抗蚀剂层上形成所述图案。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括在通过掩模施加光之后,从光致抗蚀剂层去除石墨烯层。
3.根据权利要求2所述的方法,还包括使用干法刻蚀技术去除石墨烯层。
4.根据权利要求3所述的方法,还包括通过将石墨烯层暴露到氧等离子体中来去除石墨烯层。
5.根据权利要求1所述的方法,其中向衬底涂覆光致抗蚀剂层包括向硅衬底涂覆光致抗蚀剂层。
6.根据权利要求1所述的方法,还包括:
通过其他掩模向石墨烯层施加光,其中所述其他掩模包括其他图案,并且施加光的操作通过石墨烯层在光致抗蚀剂层上形成所述其他图案。
7.根据权利要求1所述的方法,其中向光致抗蚀剂层涂覆石墨烯层包括将石墨烯层滚轧到光致抗蚀剂层上。
8.根据权利要求1所述的方法,其中向衬底涂覆光致抗蚀剂层包括将光致抗蚀剂层旋涂到衬底上。
9.根据权利要求1所述的方法,其中通过掩模向石墨烯层施加光还包括通过掩模向石墨烯层施加波长为约157nm的光。
10.一种结构,包括:
衬底;
衬底上的光致抗蚀剂层;以及
光致抗蚀剂层上的石墨烯层。
11.根据权利要求10所述的结构,其中衬底包括甲硅烷基化剂。
12.根据权利要求10所述的结构,其中:
石墨烯层具有第一宽度和第一长度;
光致抗蚀剂层具有第二宽度和第二长度;
第一宽度实质上等于第二宽度;以及
第一长度实质上等于第二长度。
13.根据权利要求12所述的结构,其中石墨烯层具有约一个原子的高度。
14.一种用于形成结构的系统,所述系统包括:
处理器;
光源,设置为与处理器通信;
掩模,其中所述掩模包括图案;
衬底;
衬底上的光致抗蚀剂层;以及
光致抗蚀剂层上的石墨烯层;
其中处理器配置为通过掩模向石墨烯层施加光,其中光用于通过石墨烯层在光致抗蚀剂层上形成图案。
15.根据权利要求14所示的系统,还包括设置在掩模和石墨烯层之间的光学系统,其中所述光学系统配置为对光进行折射,并改变掩模和衬底之间的图案的放大率。
16.根据权利要求14所述的系统,还包括:
第一工作台,其中掩模设置在第一工作台上;
第二工作台,其中衬底设置在第二工作台上;以及
其中第一工作台相对于第二工作台是可移动的。
17.根据权利要求16所述的系统,其中:
处理器设置为与第一工作台和第二工作台通信;以及
处理器配置为控制第一工作台相对于第二工作台移动。
18.根据权利要求14所述的系统,其中光源用于输出具有波长为约157nm的光。
19.根据权利要求15所述的系统,其中光致抗蚀剂包括甲硅烷基化剂。
20.根据权利要求15所述的系统,其中:
石墨烯层具有第一宽度和第一长度;
光致抗蚀剂层具有第二宽度和第二长度;
第一宽度实质上等于第二宽度;
第一长度实质上等于第二长度;以及
石墨烯层具有约一个原子的高度。
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