[發明專利]一種超分辨共振干涉光刻結構

有效

• 申請號: 201910329752.5
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110007568B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 楊學峰;張書霞;曾鈺;汪艦;賈二廣;祝瑩瑩
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 楊妙琴

本發明涉及一種超分辨共振干涉光刻結構，依次包括第一對稱分布的非對稱納米單縫金屬結構層、光刻膠層、第二對稱分布的非對稱納米單縫金屬結構層和襯底層。第一對稱分布的非對稱納米單縫金屬結構層和第二對稱分布的非對稱納米單縫金屬結構層構成了單向激發表面等離子體波的耦合器件，對稱分布的非對稱納米單縫金屬結構層、光刻膠層和對稱分布的非對稱納米單縫金屬結構層共同構成了基于表面等離子體的金屬波導共振腔結構。本發明獲得的光刻圖形具有高強度、高分辨率和高均勻性的特點。產生的納米光刻條紋的均勻性相比于現有基于表面等離子體光刻方法提高很多，該光刻技術方法可以通過改變非對稱納米單縫金屬結構的厚度和單縫寬度來獲得在不同光源下對應的金屬材料獲取高均勻性、高分辨率和高深寬比的納米光刻圖形。

技術領域

本發明涉及微納電子器件及半導體領域，具體涉及一種超分辨共振干涉光刻結構。

背景技術

隨著微電子器件和半導體產業的快速發展，對獲取高分辨力、高質量納米圖形的光刻技術要求越來越高。由于傳統的光學成像和微細加工技術受到衍射極限的限制，利用表面等離子體波（Surface Plasmon Waves, SPWs）的超衍射特性將為獲得亞波長、甚至更小納米尺寸的結構提供了潛在的技術途徑。SPWs的一種顯著特點就是其波長比在同頻率下的光波要小很多，同時具有近場增強效應的奇異光學特性，能有力地克服倏逝波弱場的缺點，得到尺寸更小的圖形。

高質量的納米光刻圖形，除了高的分辨率，圖形均勻性也是檢驗圖形制備質量的重要指標。

文獻J. Chen; Z. Li; S. Yue and Q. Gong; Appl.Phys. Lett. 97, 041113(2010) 公開了一種單向激發表面等離子體的結構，這種結構是非對稱納米單縫金屬結構，其中比較寬的金屬縫可看作法珀腔，在與光源匹配的法珀腔寬度下，在金屬納米縫結構出口實現表面等離子體波的單向激發。

文獻X. Yang; S. Zhang; D. H. Zhang;Y. Wang; J. Wnag; OpticalEngineering. 52(8), 086109 (2013)在上述文獻提出的表面等離子體波單向激發結構的基礎上，公開了對稱分布的非對稱納米單縫金屬結構，產生兩相向傳播的表面等離子體波，實現干涉光刻。利用這種對稱的單向激發表面等離子體波的光刻結構，可以實現亞波長干涉光刻，并且具有光強增強和提高焦深的優點；由于此種光刻是表面等離子體波的干涉，光強依然在圖形焦深方向呈指數衰減，圖形的均勻性仍然不夠好。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種結構簡單、低成本的光刻結構以實現高均勻性的超分辨納米光刻圖形。

一種超分辨共振干涉光刻結構：

包括第一對稱分布的非對稱納米單縫金屬結構層、光刻膠層、第二對稱分布的非對稱納米單縫金屬結構層和襯底層，所述的第一對稱分布的非對稱納米單縫金屬結構層和第二對稱分布的非對稱納米單縫金屬結構層）構成了單向激發表面等離子體波的耦合器件，所述第一對稱分布的非對稱納米單縫金屬結構層、光刻膠層和第二對稱分布的非對稱納米單縫金屬結構層共同構成了基于表面等離子體的金屬波導共振腔結構；進一步，所述光刻膠層厚度為20nm～500nm；光刻膠層的厚度由入射光波長及上下兩種金屬的材料和厚度所決定。

進一步，所述的第一對稱分布的非對稱納米單縫金屬結構層和第二對稱分布的非對稱納米單縫金屬結構層的金屬的材料為Cr、Au、Ag或Al，縫寬參數w為20nm～500 nm，d為100nm～2000nm，厚度h₁為20nm～500nm，厚度h為50nm～1000nm。

進一步，襯底層是由石英或者聚對苯二甲酸乙二醇酯組成。

有益效果：