[發明專利]一種超長工作距表面等離子體超衍射光刻裝置及方法

無效

• 申請號: 201210107682.7
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN102621821A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 羅先剛;馮沁;王長濤;趙澤宇;王彥欽;楊歡;黃成;楊磊磊;陶興;姚納
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種超長工作距表面等離子體超衍射光刻裝置，其特征在于：該裝置包括：石英棱鏡(2)、金屬薄膜(3)、光電轉換材料膜層(4)、產生聚焦磁場的線圈(5)、加載加速電場的金屬電極(6)、光刻基片(7)和光刻膠膜層(8)，其中，緊靠石英棱鏡(2)的底面依次為10-40nm厚度的金屬薄膜(3)和10-50nm厚度的光電轉換材料膜層(4)，石英棱鏡(2)放置在涂敷有電子光刻膠(8)的光學基片(7)表面上方，石英棱鏡(2)與光學基片(7)之間為真空環境，并分布有均勻的恒電場和恒磁場，所述的恒電場由金屬薄膜(3)上帶的負電荷和加載加速電場的金屬電極(6)上帶的正電荷共同產生，同時金屬薄膜(3)可以實現表面等離子體波干涉，所述的恒磁場由產生聚焦磁場的線圈(5)產生。

2.根據權利要求1所述的超長工作距表面等離子體超衍射光刻裝置，其特征在于：所述金屬薄膜(3)在照明光照射時可以實現表面等離子體波干涉。

3.根據權利要求4所述的超長工作距表面等離子體超衍射光刻裝置，其特征在于：所述光的波長選擇包括汞燈i線、g線、248nm、193nm、157nm紫外光源波長，以及可見光頻段的激光光源波長。

4.根據權利要求1所述的超長工作距表面等離子體超衍射光刻裝置，其特征在于：所述光電轉換材料為金屬光電材料、或金屬化合物光電材料、或復合金屬化合物光電材料，要求光電轉換材料的電子溢出功小于照明光子能量，同時二者之間的差值在1eV以內。

5.根據權利要求2所述的超長工作距表面等離子體超衍射光刻裝置，其特征在于：所述靜電場和靜磁場方向均垂直于電子光刻膠表面，所述光學基片和棱鏡之間的空間，電場和磁場分布不均勻性小于5％。

6.一種超長工作距表面等離子體超衍射光刻裝置的制作方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

步驟(1)、在棱鏡底面沉積一層金屬薄膜，然后在金屬薄膜下方沉積一層光電轉換材料膜層；

步驟(2)、將涂敷有電子光刻膠的基片放置在金屬板表面，基片表面與棱鏡底面平行；

步驟(3)、以基片下方的金屬板為正電極、棱鏡底面的金屬薄膜作為負電極，加載直流電壓，在棱鏡底面和光刻膠上表面之間的空間形成加速電場，電場方向垂直于光刻膠表面；

步驟(4)、在基片和棱鏡周圍引入電感線圈，在棱鏡底面和光刻膠上表面之間的空間產生磁場，磁場方向垂直于光刻膠表面；

步驟(5)、光從棱鏡兩側入射照明，在棱鏡底面金屬薄膜上及金屬薄膜表面附近區域形成表面等離子體納米干涉條紋光場分布；其中在光電轉換材料膜層中的干涉光場，轉化為溢出電子；

步驟(6)、溢出電子在外加加速電場作用下，獲得垂直于光刻膠表面的加速度，在聚焦磁場作用下，電子以螺旋成像運動方式聚焦到電子光刻膠表面，光刻膠感光和顯影后，獲得周期納米線條圖形。