專利名稱：減小激光直寫光刻點(diǎn)或線寬的薄膜結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光信息存儲(chǔ)、微電子光刻以及母盤光刻應(yīng)用領(lǐng)域，具體 涉及到一種減小激光直寫光刻點(diǎn)或線寬的薄膜結(jié)構(gòu)及其制備方法。
背景技術(shù)：
激光直寫光刻點(diǎn)和線寬受傳統(tǒng)光學(xué)衍射極限的限制和材料本身熱擴(kuò)
散的影響。光斑的衍射極限D(zhuǎn)4.22A/NA，為減小光刻點(diǎn)和線寬的尺寸， 通常采用減小波長、增大數(shù)值孔徑。波長的減小和數(shù)值孔徑的增大是以 焦深和視場范圍的縮小為代價(jià)的，使高分辨率的優(yōu)點(diǎn)不能充分利用。同 時(shí)通過減小激光波長和增大物鏡數(shù)值孔徑來減小光斑直徑也是十分有限 的。與此同時(shí)，相配套的光源也為技術(shù)的應(yīng)用增加了難度，從而在實(shí)際 應(yīng)用中受到限制。激光作用于相變材料后，能量呈高斯分布的聚焦光斑 中心部分的溫度場使相變材料熔化從而形成光刻點(diǎn)。Avrutsky等提出激 光退火高熱導(dǎo)率的材料可以實(shí)現(xiàn)燒蝕點(diǎn)為光斑大小的1/8 (參見Ivan Avrutsky， Daniel G. Georgiev， Dmitry Frankstein, and Gregory Auner: Appl. Phys. Lett. 84， 2391 (2004))?，F(xiàn)階段光刻技術(shù)領(lǐng)域通常采用 準(zhǔn)分子激光器作為光源，但是其成本高，工藝復(fù)雜，產(chǎn)業(yè)化方向遇到很 大困難。在母盤及光刻技術(shù)中，減小燒蝕點(diǎn)和刻蝕寬度具有至關(guān)重要的 意義。采用紅光作為刻蝕光源得到遠(yuǎn)小于光學(xué)衍射極限的刻蝕點(diǎn)和線寬 更具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題在于有效的減小激光直寫光刻點(diǎn)和線寬的尺寸， 提供一種減小激光直寫光刻點(diǎn)或線寬的薄膜結(jié)構(gòu)及其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下
一種減小激光直寫光刻點(diǎn)或線寬的薄膜結(jié)構(gòu)，該薄膜結(jié)構(gòu)包括無機(jī)
相變薄膜層和緩沖層，所述的無機(jī)相變薄膜層由AglnSbTe或GeSbTe或 SbTe構(gòu)成，所述的緩沖層由熱導(dǎo)率高的金屬或半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
所述的的無機(jī)相變薄膜層的厚度為10 500mn和所述的緩沖層的厚 度為10 500nm。
上述減小激光直寫光刻點(diǎn)或線寬薄膜結(jié)構(gòu)的制備方法，包括下列步 驟
① 將玻璃襯底放入無水酒精中，用超聲波發(fā)生器清洗兩至三遍，每
次10分鐘；
② 將清洗好的玻璃襯底放進(jìn)高真空磁控濺射設(shè)備的濺射腔內(nèi)，抽真
空，當(dāng)濺射腔內(nèi)的本底真空度降到6.0*10—4Pa時(shí)，通氬氣，氬氣壓維持 在O. 6 1.0Pa;
③ 采用直流磁控濺射法在所述的玻璃襯底上制備所述的緩沖層；
④ 采用直流磁控濺射法在所述的緩沖層上制備無機(jī)相變薄膜層。 本發(fā)明的原理是激光聚焦作用于相變材料后，只有激光中心加熱
區(qū)域才能達(dá)到相變材料的熔點(diǎn)。相變材料InAgSbTe作為光刻層，緩沖層 作為導(dǎo)熱層。熱導(dǎo)率高的緩沖層使激光的溫度場重新分布，只有相變?nèi)?點(diǎn)的區(qū)域才能形成刻蝕點(diǎn)，才能形成小于衍射極限的光刻點(diǎn)和線寬。這 種新的膜層結(jié)構(gòu)對(duì)減小光刻點(diǎn)和線寬的尺寸具有明顯的作用。 本發(fā)明的技術(shù)效果
與在先技術(shù)比較，本發(fā)明不依靠光斑的減小，而是依靠導(dǎo)熱層的熱 擴(kuò)散效應(yīng)。熱導(dǎo)率高的材料可以使激光的能量迅速擴(kuò)散。采用高熱導(dǎo)率 的材料作為緩沖層能有效減小相變材料的刻蝕點(diǎn)。


圖1是含有緩沖層的薄膜結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是無緩沖層的薄膜結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是激光直刻裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
先請(qǐng)參閱圖1，由圖可見，本發(fā)明減小激光直寫光刻點(diǎn)或線寬的薄膜
結(jié)構(gòu)，包括無機(jī)相變薄膜層1和緩沖層2，所述的無機(jī)相變薄膜層1由AglnSbTe 或GeSbTe或SbTe構(gòu)成，所述的緩沖層2由熱導(dǎo)率高的金屬或半導(dǎo)體材料構(gòu) 成。
所述的減小激光直寫光刻點(diǎn)或線寬的薄膜結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于 包括下列步驟
① 將玻璃襯底3放入無水酒精中，用超聲波發(fā)生器清洗兩至三次，每次
IO分鐘；
② 將清洗好的玻璃襯底晾干后放進(jìn)高真空磁控濺射設(shè)備的濺射腔內(nèi)，抽
真空，當(dāng)濺射腔內(nèi)的本底真空度降到6.0*10—4Pa時(shí)，通氬氣，氬氣壓維持在 0.6 1.0Pa;
③ 采用直流磁控濺射法在所述的玻璃襯底3上制備所述的緩沖層2;
④ 采用直流磁控濺射法在所述的緩沖層2制備無機(jī)相變薄膜層1。
下面是幾個(gè)具體實(shí)施例
將K9玻璃襯底放入無水酒精中，用超聲波發(fā)生器清洗兩至三遍，每次十
分鐘。將清洗好的襯底放進(jìn)濺射腔內(nèi)，抽真空。等濺射腔的本底真空度降到
6.0"0"Pa時(shí)，通氬氣。氬氣壓通常維持在0.6 1.0Pa。然后采用直流磁控濺
射法在所述的玻璃襯底3上制備所述的緩沖層2;采用直流磁控濺射法在所述 的緩沖層2制備無機(jī)相變薄膜層1，結(jié)構(gòu)如圖1所示。
作為對(duì)比，在同樣的工藝條件制備無緩沖層2的無機(jī)相變薄膜層1，結(jié)構(gòu) 如圖2。
所述的相變無機(jī)薄膜層1為AglnSbTe或GeSbTe或SbTe，所述的緩沖層 2是熱導(dǎo)率高的半導(dǎo)體材料Si或Ge，或熱導(dǎo)率高的金屬材料Al或Ag; 圖3是激光直刻裝置示意圖。
激光5經(jīng)三角棱鏡6、分束棱鏡7、聚焦物鏡IO、聚焦到樣品ll上進(jìn)行 刻蝕；光線反射到CCD8上光電探測器12用以檢測激光的聚焦情況。采用 掃描電子顯微鏡觀察激光燒蝕點(diǎn)。
利用圖3激光直刻裝置對(duì)本發(fā)明的減小激光直寫光刻點(diǎn)或線寬的薄膜結(jié) 構(gòu)進(jìn)行刻蝕并采用掃描電子顯微鏡觀察激光燒蝕點(diǎn)。
得到如下結(jié)果
Ge作為緩沖層的樣品，刻蝕點(diǎn)大約為300nm;
Si作為緩沖層的樣品，刻蝕點(diǎn)大約為250nm;
Al作為緩沖層的樣品，刻蝕點(diǎn)尺寸大約為100nm;
Ag作為緩沖層的樣品，刻蝕點(diǎn)尺寸小于100nm;
無緩沖層的樣品，結(jié)構(gòu)如圖2所示，刻蝕點(diǎn)的尺寸大約為500nm。
材料的熱導(dǎo)率 g〉 一&》/^,&9，由上述結(jié)果可以看出，隨著緩沖 層材料熱導(dǎo)率的升高，激光直寫的光刻點(diǎn)(或線寬)的尺寸逐漸減小。這是 因?yàn)榧す庾饔糜跓o機(jī)光刻材料后，由于緩沖層的熱擴(kuò)散作用致使材料表面的 溫度場重新分布，熱量從緩沖層迅速擴(kuò)散出去，只有激光中心區(qū)域超過光刻 材料熔點(diǎn)的部分才形成光刻點(diǎn)。從而得到遠(yuǎn)小于光學(xué)衍射極限的光刻點(diǎn)或線寬。
綜上所述，采用本發(fā)明的相變無機(jī)光刻層下加一層緩沖層，具有膜層結(jié) 構(gòu)簡單、工藝易控制和基片要求低等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)證明可以非常明顯減小激光 直寫的刻蝕點(diǎn)和線寬的尺寸。
權(quán)利要求
1、一種減小激光直寫光刻點(diǎn)或線寬的薄膜結(jié)構(gòu)，特征在于該薄膜結(jié)構(gòu)包括無機(jī)相變薄膜層(1)和緩沖層(2)，所述的無機(jī)相變薄膜層(1)由AgInSbTe或GeSbTe或SbTe構(gòu)成，所述的緩沖層(2)由熱導(dǎo)率高的金屬或半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的減小激光直寫光刻點(diǎn)或線寬的薄膜結(jié)構(gòu)，其特 征在于所述的無機(jī)相變薄膜層(1)的厚度為10 500nm，所述的緩沖層(2) 的厚度為10 500nm。
3、 權(quán)利要求1所述的減小激光直寫光刻點(diǎn)或線寬的薄膜結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于包括下列步驟① 將玻璃襯底(3)放入無水酒精中，用超聲波發(fā)生器清洗兩至三次，每次IO分鐘；② 將清洗好的玻璃襯底晾干后放進(jìn)高真空磁控濺射設(shè)備的濺射腔內(nèi)，抽真空，當(dāng)濺射腔內(nèi)的本底真空度降到6.0*104Pa時(shí)，通氬氣，氬氣壓維持在 0.6—1.0Pa;③ 采用直流磁控濺射法在所述的玻璃襯底(3)上制備所述的緩沖層(2);④ 采用直流磁控濺射法在所述的緩沖層(2)制備無機(jī)相變薄膜層(1)。
全文摘要
一種減小激光直寫光刻點(diǎn)或線寬的薄膜結(jié)構(gòu)及其制備方法，該薄膜結(jié)構(gòu)包括無機(jī)相變薄膜層和緩沖層，所述的無機(jī)相變薄膜層由AgInSbTe或GeSbTe或SbTe構(gòu)成，所述的緩沖層由熱導(dǎo)率高的金屬或半導(dǎo)體材料構(gòu)成。該薄膜結(jié)構(gòu)采用直流磁控濺射法制備，本發(fā)明薄膜結(jié)構(gòu)具有膜層結(jié)構(gòu)簡單、工藝易控制和基片要求低等優(yōu)點(diǎn)。試驗(yàn)證明可以明顯減小激光直寫光刻點(diǎn)和線寬的尺寸。
文檔編號(hào)B23K26/00GK101101451SQ20071004393
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2007年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月18日
發(fā)明者干福熹, 焦新兵, 魏勁松 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所