[發明專利]探針誘導表面等離子體共振耦合的光刻方法

無效

• 申請號: 200710173060.3
• 申請日: 2007-12-26
• 公開（公告）號: CN101216674A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 徐文東;唐曉東;李小剛;洪小剛;趙成強;王陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所;華東師范大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G01N13/16;G01N13/10;G12B21/02;G12B21/06
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及光刻技術，特別是一種探針誘導表面等離子體共振耦合的光刻方法，該方法所要求的材料結構簡單，而且可以大大降低刻蝕線寬、提高掃描速度和范圍。

背景技術

國際上通用的縮小光刻尺寸的方法就是減小刻寫光的波長，目前已經發展到使用極深紫外光甚至γ射線來作為微電路的光刻光源。目前，通過光學方法減小光斑尺寸以實現納米量級光刻(小于100nm)的方法中以超分辨近場結構技術最具應用前景。Jooho?Kim通過激光束作用下超分辨近場結構會發生光熱開孔效應或分解效應來獲得納米尺度的光斑，并在多層膜結構內部實現超分辨近場存儲，克服了傳統近場光學技術(如SIL透鏡和光纖探針技術)中磁頭和光盤近場間距的控制問題(Jooho?Kim，Inoh?Hwang，Hyunki?Kim，et?al.Signal?characteristics?ofsuper-resolution?near-field?structure?disks?with?100GB?capacity.Jpn.J.Appl.Phys.2005，44(5B)：3609-3611)。但是，近來對該技術的進一步研究中也發現了不少問題，一是容易在多次讀寫后會出現熱疲勞現象而導致存儲性能下降；二是采用貴金屬(如鉑、金和鈀等)和多層結構(目前有的達到9層)，制作工藝復雜、成本昂貴等。

最近，利用表面等離子體共振技術也可以達到減小光刻尺寸的效果。Haefliger利用原子力探針結合表面等離子體技術在浸沒于H₂O中的20nm厚度的Al金屬上刻寫出直徑為40nm的刻蝕坑和寬度小于100nm的刻蝕線(D.Haefliger，A.Stemmer.Writing?subwavelength-sized?structuresinto?aluminium?films?by?thermo-chemical?aperture-less?near-field?opticalmicroscopy.Ultramicroscopy?2004，100：457-464)。然而，上述研究還存在以下不足：一是采用濕法刻蝕過程較復雜，不易控制，難以批量生產；二是原子力掃描速度直接影響了刻蝕線寬，同時也可能造成刻蝕信號的丟失，只能有限的提高刻蝕速度。

發明內容

本發明目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種探針誘導表面等離子體共振耦合的光刻方法，該方法所要求的材料結構簡單，而且可以大大降低刻蝕線寬、提高掃描速度和范圍。

本發明的技術解決方案是：

一種探針誘導表面等離子體共振耦合的光刻方法，其特點是：激光從包含有記錄介質的待刻樣品的基底入射，并在待刻樣品的記錄介質的表面發生等離子體共振，初步形成激光增強場，然后將金屬探針掃描所述的待刻樣品表面的激光增強場的近場，該探針針尖所處的近場的局域場進一步增強，在所述的探針針尖下面的記錄介質產生光熱作用而實現光刻。

所述的待刻樣品的結構自上而下依次是：

金屬層和基底，這里金屬層又起記錄介質的作用；

或記錄層、金屬層和基底；

或記錄層、介質層、金屬層和基底。

所述的記錄層由一次性刻寫的金屬變價氧化物組成，或由磁存儲介質組成，或相變存儲介質組成。

所述的介質層由光熱性質穩定的介電材料組成。

所述的金屬層由具有光激發特性的金屬材料組成。

所述的基底為高折射率玻璃。

本發明的技術效果：

與在先技術相比，本發明探針誘導表面等離子體共振耦合的光刻方法提供了一種新型的光刻方法，也可應用于存儲，所要求的材料便宜、最少的時候只有兩層膜，制作成本低廉、工藝簡單；而且利用探針的小尺寸，理論上可以實現十幾納米左右的刻蝕線寬；探針只起誘導作用，刻錄與否由激光控制，探針可以制作在一個類似磁頭的空氣浮墊上，激發光斑也可以很大，這在原理上保證了該方法可實現較高的掃描速度和較大的掃描范圍。

附圖說明

圖1是本發明探針誘導表面等離子體共振耦合光刻方法的原理圖

圖2是本發明探針誘導表面等離子體共振耦合光刻方法的一個實施例的光路圖

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。