一種表面等離激元成像光刻結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種表面等離激元成像光刻結(jié)構(gòu)，其特征在于：由超透鏡結(jié)構(gòu)（1）、第一光柵（2）、抗蝕劑層（5）、基底（6）和第二光柵（7）組成。第一光柵（2）和第二光柵（7）位于超透鏡結(jié)構(gòu)（1）的上方，抗蝕劑層（5）位于超透鏡結(jié)構(gòu)（1）的下方。本發(fā)明利用光柵從兩端激發(fā)SPP，二者發(fā)生干涉，形成干涉條紋，然后利用超透鏡結(jié)構(gòu)放大消逝波，在抗蝕劑上形成超分辨的像，進(jìn)而完成曝光，既充分利用了SPP的短波長(zhǎng)特性，又利用了超透鏡的超分辨能力，從而實(shí)現(xiàn)超高的光刻分辨率。同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)成像光刻，有助于改善焦深。
【專利說(shuō)明】一種表面等離激元成像光刻結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及一種表面等離激元成像光刻結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體光電子器件【技術(shù)領(lǐng)域】。 【背景技術(shù)】[0002]光刻技術(shù)是半導(dǎo)體器件微細(xì)加工的典型技術(shù)，隨著科技的不斷發(fā)展，器件的尺寸越來(lái)越小,集成度越來(lái)越高，對(duì)光刻技術(shù)的分辨率要求也越來(lái)越高。但由于受衍射極限的限制，光刻分辨率的提高受限于曝光波長(zhǎng)，很難突破半波長(zhǎng)量級(jí)的分辨率，無(wú)法實(shí)現(xiàn)納米量級(jí)的光刻。近年來(lái)，對(duì)金屬表面等離激元SPP的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展。SPP是指由外部電磁場(chǎng)(如光波)誘導(dǎo)金屬微納結(jié)構(gòu)表面自由電子的集體振蕩，它具有兩大突出特點(diǎn)，一是巨大的局部場(chǎng)共振增強(qiáng)效應(yīng)(Surface Plasmon Resonance, SPR),增強(qiáng)可達(dá)千倍；二是超強(qiáng)的能量積聚效應(yīng)，可將電磁場(chǎng)能量聚集在納米量級(jí)范圍，突破傳統(tǒng)衍射極限。因此，目前已經(jīng)有研究小組提出將SPP應(yīng)用于光刻技術(shù)來(lái)提高分辨率。比如，專利CN200510011971.7(基于等離子波的納米光刻裝置)公開了一種利用金屬掩膜激發(fā)SPP獲得高分辨納米圖形的方法，又如專利CN 201210116763.3 (表面等離子體納米光刻結(jié)構(gòu)及方法)公開了一種SPP共振腔雙曝光結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)納米點(diǎn)陣圖形制備。不過(guò)在現(xiàn)有技術(shù)中，都只是利用了 SPP的短波長(zhǎng)特性，其分辨率大約在一倍SPP波長(zhǎng)λ spp，本發(fā)明則提出了利用SPP干涉特性的成像光刻結(jié)構(gòu)，可以提聞光刻分辨率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種表面等離激元成像光刻結(jié)構(gòu)，充分利用SPP波的干涉和成像特性，提高光刻分辨率。[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種表面等離激元成像光刻結(jié)構(gòu)由超透鏡結(jié)構(gòu)(I)、第一光柵(2)、抗蝕劑層(5)、基底(6)和第二光柵(7)組成。第一光柵(2)和第二光柵(7)位于超透鏡結(jié)構(gòu)(I)的上方，抗蝕劑層(5)位于超透鏡結(jié)構(gòu)(1)的下方。[0005]所述的超透鏡結(jié)構(gòu)⑴由多層介質(zhì)膜(3)和多層金屬膜⑷交替構(gòu)成，膜厚為 lOnnTlOOnm。介質(zhì)膜(3)的材料為二氧化硅或氧化鎂或聚甲基丙烯酸甲酯，金屬膜(4)的材料為金或銀或招。[0006]所述的第一光柵(2)和第二光柵(7)結(jié)構(gòu)相同，周期為0.2、.4倍入射波長(zhǎng)，厚度 50nnT80nm,材料為金或銀或招；第一光柵(2)和第二光柵(7)對(duì)稱排布在超透鏡結(jié)構(gòu)(I) 之上，間距為4~10倍光柵周期。[0007]所述的抗蝕劑層(5)厚度為50nnT200nm。[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn):1.超高的光刻分辨率。本發(fā)明利用光柵從兩端激發(fā)SPP，二者發(fā)生干涉，形成干涉條紋，然后利用超透鏡結(jié)構(gòu)放大消逝波，在抗蝕劑上形成超分辨的像，進(jìn)而完成曝光，既充分利用了 SPP的短波長(zhǎng)特性，又利用了超透鏡的超分辨辨能力，從而實(shí)現(xiàn)超高的光刻分辨率。[0009]2.能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)成像光刻，有助于改善焦深。通常的SPP光刻焦深很短，通常都在近場(chǎng)條件下光刻，而本結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)成像光刻，有助于焦深的改善?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。[0012]如圖1所示，本發(fā)明由超透鏡結(jié)構(gòu)(I)、第一光柵(2)、抗蝕劑層(5)，基底(6)和第二光(X)組成。第一光柵(2)和第二光柵(7)位于超透鏡結(jié)構(gòu)(I)的上方，抗蝕劑層(5)位于超透鏡結(jié)構(gòu)(I)的下方。超透鏡結(jié)構(gòu)(I)由多層介質(zhì)膜(3)和多層金屬膜(4)交替構(gòu)成。當(dāng)?shù)谝还鈻?2)、第二光柵(7)為金、介質(zhì)膜(3)的材料為二氧化娃，金屬膜⑷材料為金或銀或鋁，介質(zhì)膜(3)和金屬膜(4)厚IOnnTlOOnm時(shí)，為i線365nm光刻所用的表面等離激元成像光刻結(jié)構(gòu)。[0013]用365nm紫外光源照明時(shí)，第一光柵(2)和第二光柵(7)提供附加的倒格矢，當(dāng)周期為0.2-0.4倍入射波長(zhǎng)，厚度為50nnT80nm時(shí)，入射光波和金屬表面等離子體波矢匹配， 激發(fā)出金屬表面等離子體波。金屬表面等離子體波沿第一光柵(2)、第二光柵(7)和超透鏡結(jié)構(gòu)(I)的界面相向傳輸，在第一光柵(2)和第二光柵(7)的間距處發(fā)生干涉，間距為10 倍光柵周期。超透鏡結(jié)構(gòu)(I)將干涉的金屬表面等離子波成像于抗蝕劑層(5)上曝光，抗蝕劑層(5)厚度為50nnT200nm。[0014]本發(fā)明的具體制作步驟如下:a.依據(jù)曝光波長(zhǎng)在基底上旋涂抗蝕劑 50nnT200nm，烘干；b.真空環(huán)境下采用磁控濺射鍍或金或銀或鋁膜和介質(zhì)膜制備超透鏡結(jié)構(gòu)，膜厚IOnnTlOOnm ；c.真空環(huán)境下在超透鏡結(jié)構(gòu)上采用磁控派射鍍金膜50nnT80nm ；d.依據(jù)曝光波長(zhǎng)選定光柵周期和間距，設(shè)計(jì)電子束光刻用數(shù)據(jù)文件，采用電子束光刻方法制備該光柵結(jié)構(gòu)；e.清洗、烘干，完成制作。
【權(quán)利要求】
1.一種表面等離激兀成像光刻結(jié)構(gòu)，其特征在于:由超透鏡結(jié)構(gòu)(I)、第一光柵(2)、抗蝕劑層(5)、基底(6)和第二光柵(7)組成，第一光柵(2)和第二光柵(7)位于超透鏡結(jié)構(gòu)(1)的上方，抗蝕劑層(5)位于超透鏡結(jié)構(gòu)(I)的下方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面等離激元成像光刻結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的超透鏡結(jié)構(gòu)(I)由多層介質(zhì)膜(3)和多層金屬膜⑷交替構(gòu)成,膜厚為lOnn-lOOnm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面等離激元成像光刻結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的介質(zhì)膜(3) 的材料為二氧化硅或氧化鎂或聚甲基丙烯酸甲酯，金屬膜(4)的材料為金或銀或鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面等離激元成像光刻結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的第一光柵(2)和第二光柵(7)結(jié)構(gòu)相同，周期為0.2、.4倍入射波長(zhǎng)，厚度50nn-80nm，材料為金或銀或招。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面等離激元成像光刻結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的第一光柵(2)和第二光柵(7)對(duì)稱排布在超透鏡結(jié)構(gòu)⑴之上，間距為4-10倍光柵周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面等離激元成像光刻結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的抗蝕劑層(5)厚度為 50nn-200nm。
【文檔編號(hào)】G03F7/20GK103499913SQ201310490996
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月20日
【發(fā)明者】石建平, 米佳佳, 張青, 張穎, 姚敏 申請(qǐng)人:安徽師范大學(xué)