用于以光学方式将结构传输到记录介质中的方法技术

在本发明专利技术的框架内开发一种用于以光学方式将结构传输到记录介质中的方法，所述记录介质通过来自光子源的光子的照射能够局部地从第一未描画状态转变为第二描画状态。在此，记录介质的两种状态在记录介质的不同物理和/或化学特性中显现。根据本发明专利技术，选择至少一个具有少于每秒104个光子的光子流的光子源用于光子照射。已认识到，有利的是，利用这样少量的光子流能够传输特别精细的结构到记录介质中，而无需通过掩膜部分地遮挡照射。以该方式能够利用给定的光子波长（能量）来传输结构，所述结构明显小于由衍射极限预先确定的、所发出光子撞击的位置的概率分布的宽度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于以光学方式将结构传输到记录介质中的方法
本专利技术涉及一种用于以光学方式将结构传输到记录介质中的方法。
技术介绍
微米和纳米结构大多通过光学平版印刷生产。在此，待结构化的衬底首先用记录介质覆盖。通过局部利用光线通过掩膜照射记录介质，将待完成的结构传输到所述记录介质中。由此，记录介质从未写状态转变成已写状态，所述记录介质在记录介质的已改变物理和/或化学特性中显现。接着，记录介质要么仅在已写位置、要么仅在未写位置选择性地去除，之后能够在暴露的位置加工、例如蚀刻衬底。根据衍射将待写的结构的最小尺寸确定为光波长的数量级。为了减小这些结构，即，改进位置分辨率，因此所应用的光波长必须一直进一步变小。在每次结构改变时，重新耗时且昂贵地生产新的掩膜的必要性限制了光学平版印刷的实际使用、特别是对于新结构的原型生产。
技术实现思路
因此本专利技术的任务是，提供一种用于以光学方式将结构传输到记录介质中的方法，所述方法提供改进的位置分辨率并且同时在没有生产掩膜的情况下也可以做到。根据本专利技术，这些任务通过下文所述的方法解决。其他有利的设计方案也由下文给出。在本专利技术的框架内，开发一种用于以光学方式将结构传输到记录介质中的方法，所述记录介质通过来自光子源的光子的照射而能够局部地从第一未写状态转变到第二已写状态。在此，记录介质的两种状态在记录介质的不同物理和/或化学特性中显现。根据本专利技术，选择至少一个具有少于每秒104个光子的光子流的光子源用于光子的照射。已认识到，有利的是，利用如此少量的光子流能够将特别精细的结构传输到记录介质中，而无需通过掩膜部分地遮挡照射。而是对于如此少量的光子流提供其他的可能性，以便于确定写入记录介质中的结构：例如能够选择由多数和/或大量的光子源构成的装置。只要这些光子源不是可单独操控的(被动平版印刷)，那么所写入的结构由光子源的位置确定；只要这些光子源是可单独操控的(主动平版印刷)，那么所写入的结构额外地还通过操控模式来确定。光子源和/或由光子源构成的装置能够额外地还相对于记录介质移动，尤其是被扫描。已认识到，根据迄今为止的现有技术，应用掩膜带来多个缺点。这些缺点总体上导致：在实践中能得到的位置分辨率在平版印刷时通常明显差于例如为光波长一半的衍射极限。-掩膜通常由横向上结构化的不透光层、例如铬层组成，其预先确定待写入的结构并且在其一侧施加在透光的衬底上。该衬底必须至少约1-2mm厚，以便于保证足够的机械稳定性。不透光层必须明显厚于光线的光学穿透深度，原因在于光线必须完全被遮挡。如果允许少部分光线通过，那么记录介质在原本并非待写的位置随着时间转换，原因在于记录介质随着时间累积与光子的相互作用。相对于光波长以及由此相对于结构大小明显更大的掩膜厚度现在确定光源和记录介质之间的最小间隔。该间隔越大，在应用光子作为所写入结构的涂抹物时，能量和照射方向的清晰度受限的分布的效果越强。-在不透光层的结构边缘出现另外的衍射效果，所述衍射效果同样导致所写入结构的涂抹。-掩膜只能够以受限的精确度生产，在所写入结构的尺寸精确的情况下，这导致进一步的不可靠性。-具有宏观尺寸、例如典型的半导体晶圆(具有数英寸的直径)的尺寸的掩膜通常利用延伸的光源、例如灯具来照射。光源的强度分布在这种尺寸上是不均匀的，因此结构在记录介质的不同区域内以不同的强度写入。通过现在根据本专利技术能够弃用掩膜，去除这些故障源，并且能得到的分辨率接近衍射极限。也省却了非常浪费且昂贵的掩膜制造和结构化，所述掩膜根据迄今为止的现有技术按照原始模型实现新结构时构成瓶颈。为了将记录介质的分子和/或化学式单位从未写状态转变成已写状态，至少一个光子作为能量供给是必需的。提供的光子越少，发生改变的分子和/或化学式单位越少。因此，有利的是，光子源在工作周期中运行，在所述工作周期中光子源发射在1-100之间的数量个光子。如果每个工作周期恰恰发射一个光子，那么在记录介质处施行最小可能的变化。根据光子源的辐射特征，该变化精确施行的地方是概率分布的。该概率分布在大量光子的极限情况下转化到光子源的宏观射束轮廓。光子源和记录介质之间的间隔越大，概率分布在空间上的扩展越大。因此有利地使光子源与记录介质的工作间隔是1μm或者更少。最小可能的工作间隔主要由表面粗糙度和以此为条件的、在光子源和记录介质之间的机械碰撞的风险预先确定。在本专利技术的一种尤其有利的设计方案中，光子源和记录介质相对彼此移动。该移动能沿着如下线条进行，所述线条作为结构传输到记录介质中。然而该移动也能例如以光栅状(gerastert)进行，其中光子源只在光栅的如下点激活，在这些点处记录材料应该根据待传输的结构而改变。在此,每个光栅点，发出的光子在记录介质上撞击的位置再次概率分布。尽管如此，仍然能够传输如下结构，所述结构明显小于该分布的宽度。此外，有利地选择记录介质，所述记录介质在超过预先确定的阈值量个光子时才局部地从未写状态转变到已写状态。通过合适地选取光栅宽度和照射到每个光栅点的光子量，于是能够产生照射到记录介质上的总体光子量的如下空间分布，所述空间分布只沿着待传输的结构位于阈值量之上。记录介质的其余区域也获得光子这一点对于只区分“未写”和“已写”两种状态的实际应用不再有意义。以该方式能够利用给定的光子波长(能量)来传输结构，所述结构明显小于由衍射极限预先确定的、所发出光子撞击的位置的概率分布的宽度。与此相反，传统的平版印刷是受衍射限制的并且需要更短的波长，以便于转化为更小的结构大小。波长越短，针对光源和光学器件的耗费就越大。刚好热光源在共同组成所述光源的光的各个光子的能量和方向上有大的模糊性。有利地，对于光子平版印刷选择光致抗蚀剂作为记录介质。该光致抗蚀剂能够选择性地去除处于已写状态(负抗蚀剂)的地方，或者选择性地去除未写状态(正抗蚀剂)的地方。因此,能够通过光致抗蚀剂构成的、如此结构化的掩膜在物理上或者化学上加工其上施加光致抗蚀剂的衬底，例如通过离子蚀刻或者湿化学蚀刻。通过这种方式，该结构从记录介质转移到衬底。除了光致蚀刻剂，例如相位改变介质和热激活介质也合适作为记录介质。在本专利技术的一种尤其有利的设计方案中，选择由多个可单独操控的光子源构成的装置。所述装置尤其能够设置在光栅宽度为100nm或者更小、优选地50nm或者更小的光栅中。单个光子源对于低至20nm的尺寸是可用的。光栅能够是一维的，例如沿着线条的点光栅，或者也能是二维的，例如网格状的点光栅。每个单独激活的光子源现在以由光子源发出的光子在空间上的概率分布来覆盖记录介质，其中由激活的相邻光子源引起的分布也能够重叠。记录介质在总体上至少有所需阈值个光子到达的各处从未写状态转变成已写状态。其尺寸采取点光栅的数量级的结构能够被直接敏感地描绘成如下指示：哪些光子源在光栅中激活多长和/或多频繁。对于在物理上生产的装置，能够通过改变操控来写入大量不同的结构。因此，对结构的匹配不再需要匹配硬件方式的掩膜，而是能够通过在软件方面改变操控来完成。在本专利技术的一种尤其有利的设计方案中，运行每个光子源i的频率和/或持续时间xi确定为方程组的解，在所述方程组中在记录介质上和/或记录介质中每个位置k上照射的光子量Dk表达为贡献dik(xi)的总和，其使每个光子源i承担该光子量Dk。在此，位于右侧上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于以光学方式将结构传输到记录介质中的方法，所述记录介质通过来自光子源的光子的照射能够局部地从第一未描画状态转变为第二已描画状态，其中所述记录介质的两种状态在所述记录介质的不同物理和/或化学特性中显现，其特征在于，选择至少一个具有少于每秒104个光子的光子流的光子源用于光子的照射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.16 DE 102012016178.61.一种用于以光学方式将结构传输到记录介质中的方法，所述记录介质通过来自光子源的光子的照射能够局部地从第一未写状态转变为第二已写状态，其中所述记录介质的两种状态在所述记录介质的不同物理和/或化学特性中显现，其特征在于，选择至少一个具有少于每秒104个光子的光子流的光子源用于光子的照射。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光子源在工作周期中运行，在所述工作周期中所述光子源发射在1至100之间的数量个光子。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述光子源与所述记录介质的工作间隔是1μm或者更少。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光子源和所述记录介质相对彼此移动。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，选择如下记录介质，所述记录介质在超过预先确定的阈值量个光子时才局部地从未写状态转变到已写状态。6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，对于光子平版印刷选择光致抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：H哈特德根，M米库利茨，
申请(专利权)人：于利奇研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE