[發明專利]一種表面等離激元成像光刻結構

無效

• 申請號: 201310490996.4
• 申請日: 2013-10-20
• 公開（公告）號: CN103499913A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 石建平;米佳佳;張青;張穎;姚敏
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種表面等離激元成像光刻結構，屬于半導體光電子器件技術領域。

背景技術

光刻技術是半導體器件微細加工的典型技術，隨著科技的不斷發展，器件的尺寸越來越小，集成度越來越高，對光刻技術的分辨率要求也越來越高。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，很難突破半波長量級的分辨率，無法實現納米量級的光刻。近年來，對金屬表面等離激元SPP的研究取得了長足的進展。SPP是指由外部電磁場(如光波)誘導金屬微納結構表面自由電子的集體振蕩,它具有兩大突出特點，一是巨大的局部場共振增強效應（Surface?Plasmon?Resonance，SPR），增強可達千倍；二是超強的能量積聚效應，可將電磁場能量聚集在納米量級范圍，突破傳統衍射極限。因此，目前已經有研究小組提出將SPP應用于光刻技術來提高分辨率。比如，專利CN?200510011971.7（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構及方法）公開了一種SPP共振腔雙曝光結構實現納米點陣圖形制備。不過在現有技術中，都只是利用了SPP的短波長特性，其分辨率大約在一倍SPP波長λ_spp，本發明則提出了利用SPP干涉特性的成像光刻結構，可以提高光刻分辨率。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種表面等離激元成像光刻結構，充分利用SPP波的干涉和成像特性，提高光刻分辨率。

本發明的技術解決方案是：

一種表面等離激元成像光刻結構由超透鏡結構(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)位于超透鏡結構(1)的上方，抗蝕劑層(5)位于超透鏡結構(1)的下方。

所述的超透鏡結構(1)由多層介質膜(3)和多層金屬膜(4)交替構成，膜厚為10nm~100nm。介質膜(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。

所述的第一光柵(2)和第二光柵(7)結構相同，周期為0.2~0.4倍入射波長，厚度50nm~80nm，材料為金或銀或鋁；第一光柵(2)和第二光柵(7)對稱排布在超透鏡結構(1)之上，間距為4~10倍光柵周期。

所述的抗蝕劑層(5)厚度為50nm~200nm。

本發明與現有技術相比有如下優點：

1.?超高的光刻分辨率。本發明利用光柵從兩端激發SPP，二者發生干涉，形成干涉條紋，然后利用超透鏡結構放大消逝波，在抗蝕劑上形成超分辨的像，進而完成曝光，既充分利用了SPP的短波長特性，又利用了超透鏡的超分辨辨能力，從而實現超高的光刻分辨率。

?2.?能實現遠場成像光刻，有助于改善焦深。通常的SPP光刻焦深很短，通常都在近場條件下光刻，而本結構可以實現遠場成像光刻，有助于焦深的改善。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1所示，本發明由超透鏡結構(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)位于超透鏡結構(1)的上方，抗蝕劑層(5)位于超透鏡結構(1)的下方。超透鏡結構(1)由多層介質膜(3)和多層金屬膜(4)交替構成。當第一光柵(2)、第二光柵(7)為金、介質膜(3)的材料為二氧化硅，金屬膜(4)材料為金或銀或鋁，介質膜(3)和金屬膜(4)厚10nm~100nm時，為i線365nm光刻所用的表面等離激元成像光刻結構。

用365nm紫外光源照明時，第一光柵(2)和第二光柵(7)提供附加的倒格矢，當周期為0.2~0.4倍入射波長，厚度為50nm~80nm時，入射光波和金屬表面等離子體波矢匹配，激發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)和超透鏡結構(1)的界面相向傳輸，在第一光柵(2)和第二光柵(7)的間距處發生干涉，間距為4~10倍光柵周期。超透鏡結構(1)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50nm~200nm。

本發明的具體制作步驟如下：a.?依據曝光波長在基底上旋涂抗蝕劑50nm~200nm，烘干；b.?真空環境下采用磁控濺射鍍或金或銀或鋁膜和介質膜制備超透鏡結構，膜厚10nm~100nm；c.?真空環境下在超透鏡結構上采用磁控濺射鍍金膜50nm~80nm；d.?依據曝光波長選定光柵周期和間距，設計電子束光刻用數據文件，采用電子束光刻方法制備該光柵結構；e.?清洗、烘干，完成制作。?