[發(fā)明專利]用于以光學方式將結(jié)構(gòu)傳輸?shù)接涗浗橘|(zhì)中的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380043823.6
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN104662477B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: H.哈特德根;M.米庫利茨
• 申請（專利權(quán)）人: 于利奇研究中心有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 朱君,劉春元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于以光學方式將結(jié)構(gòu)傳輸?shù)接涗浗橘|(zhì)中的方法。

背景技術(shù)

微米和納米結(jié)構(gòu)大多通過光學平版印刷生產(chǎn)。在此，待結(jié)構(gòu)化的襯底首先用記錄介質(zhì)覆蓋。通過局部利用光線通過掩膜照射記錄介質(zhì)，將待完成的結(jié)構(gòu)傳輸?shù)剿鲇涗浗橘|(zhì)中。由此，記錄介質(zhì)從未寫狀態(tài)轉(zhuǎn)變成已寫狀態(tài)，所述記錄介質(zhì)在記錄介質(zhì)的已改變物理和/或化學特性中顯現(xiàn)。接著，記錄介質(zhì)要么僅在已寫位置、要么僅在未寫位置選擇性地去除，之后能夠在暴露的位置加工、例如蝕刻襯底。

根據(jù)衍射將待寫的結(jié)構(gòu)的最小尺寸確定為光波長的數(shù)量級。為了減小這些結(jié)構(gòu)，即，改進位置分辨率，因此所應(yīng)用的光波長必須一直進一步變小。在每次結(jié)構(gòu)改變時，重新耗時且昂貴地生產(chǎn)新的掩膜的必要性限制了光學平版印刷的實際使用、特別是對于新結(jié)構(gòu)的原型生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種用于以光學方式將結(jié)構(gòu)傳輸?shù)接涗浗橘|(zhì)中的方法，所述方法提供改進的位置分辨率并且同時在沒有生產(chǎn)掩膜的情況下也可以做到。

根據(jù)本發(fā)明，這些任務(wù)通過下文所述的方法解決。其他有利的設(shè)計方案也由下文給出。

在本發(fā)明的框架內(nèi)，開發(fā)一種用于以光學方式將結(jié)構(gòu)傳輸?shù)接涗浗橘|(zhì)中的方法，所述記錄介質(zhì)通過來自光子源的光子的照射而能夠局部地從第一未寫狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二已寫狀態(tài)。在此，記錄介質(zhì)的兩種狀態(tài)在記錄介質(zhì)的不同物理和/或化學特性中顯現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明，選擇至少一個具有少于每秒10⁴個光子的光子流的光子源用于光子的照射。

已認識到，有利的是，利用如此少量的光子流能夠?qū)⑻貏e精細的結(jié)構(gòu)傳輸?shù)接涗浗橘|(zhì)中，而無需通過掩膜部分地遮擋照射。而是對于如此少量的光子流提供其他的可能性，以便于確定寫入記錄介質(zhì)中的結(jié)構(gòu)：例如能夠選擇由多數(shù)和/或大量的光子源構(gòu)成的裝置。只要這些光子源不是可單獨操控的(被動平版印刷)，那么所寫入的結(jié)構(gòu)由光子源的位置確定；只要這些光子源是可單獨操控的(主動平版印刷)，那么所寫入的結(jié)構(gòu)額外地還通過操控模式來確定。光子源和/或由光子源構(gòu)成的裝置能夠額外地還相對于記錄介質(zhì)移動，尤其是被掃描。

已認識到，根據(jù)迄今為止的現(xiàn)有技術(shù)，應(yīng)用掩膜帶來多個缺點。這些缺點總體上導致：在實踐中能得到的位置分辨率在平版印刷時通常明顯差于例如為光波長一半的衍射極限。

-掩膜通常由橫向上結(jié)構(gòu)化的不透光層、例如鉻層組成，其預先確定待寫入的結(jié)構(gòu)并且在其一側(cè)施加在透光的襯底上。該襯底必須至少約1-2mm厚，以便于保證足夠的機械穩(wěn)定性。不透光層必須明顯厚于光線的光學穿透深度，原因在于光線必須完全被遮擋。如果允許少部分光線通過，那么記錄介質(zhì)在原本并非待寫的位置隨著時間轉(zhuǎn)換，原因在于記錄介質(zhì)隨著時間累積與光子的相互作用。相對于光波長以及由此相對于結(jié)構(gòu)大小明顯更大的掩膜厚度現(xiàn)在確定光源和記錄介質(zhì)之間的最小間隔。該間隔越大，在應(yīng)用光子作為所寫入結(jié)構(gòu)的涂抹物時，能量和照射方向的清晰度受限的分布的效果越強。

-在不透光層的結(jié)構(gòu)邊緣出現(xiàn)另外的衍射效果，所述衍射效果同樣導致所寫入結(jié)構(gòu)的涂抹。

-掩膜只能夠以受限的精確度生產(chǎn)，在所寫入結(jié)構(gòu)的尺寸精確的情況下，這導致進一步的不可靠性。

-具有宏觀尺寸、例如典型的半導體晶圓(具有數(shù)英寸的直徑)的尺寸的掩膜通常利用延伸的光源、例如燈具來照射。光源的強度分布在這種尺寸上是不均勻的，因此結(jié)構(gòu)在記錄介質(zhì)的不同區(qū)域內(nèi)以不同的強度寫入。

通過現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明能夠棄用掩膜，去除這些故障源，并且能得到的分辨率接近衍射極限。也省卻了非常浪費且昂貴的掩膜制造和結(jié)構(gòu)化，所述掩膜根據(jù)迄今為止的現(xiàn)有技術(shù)按照原始模型實現(xiàn)新結(jié)構(gòu)時構(gòu)成瓶頸。

為了將記錄介質(zhì)的分子和/或化學式單位從未寫狀態(tài)轉(zhuǎn)變成已寫狀態(tài)，至少一個光子作為能量供給是必需的。提供的光子越少，發(fā)生改變的分子和/或化學式單位越少。因此，有利的是，光子源在工作周期中運行，在所述工作周期中光子源發(fā)射在1-100之間的數(shù)量個光子。如果每個工作周期恰恰發(fā)射一個光子，那么在記錄介質(zhì)處施行最小可能的變化。

根據(jù)光子源的輻射特征，該變化精確施行的地方是概率分布的。該概率分布在大量光子的極限情況下轉(zhuǎn)化到光子源的宏觀射束輪廓。光子源和記錄介質(zhì)之間的間隔越大，概率分布在空間上的擴展越大。因此有利地使光子源與記錄介質(zhì)的工作間隔是1μm或者更少。最小可能的工作間隔主要由表面粗糙度和以此為條件的、在光子源和記錄介質(zhì)之間的機械碰撞的風險預先確定。