用于以光学方式将结构传输到记录介质中的方法
【技术领域】
[0001]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，记录介质从未描画状态转变成已描画状态，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描画位置、要么仅在未描画位置选择性地去除，之后能够在暴露的位置加工、例如蚀刻衬底。
[0002]根据衍射将待描画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。
[0003]任务和解决方案
因此本发明的任务是，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。
[0004]根据本发明，这些任务通过根据主要权利要求的方法解决。其他有利的设计方案从回引主要权利要求的从属权利要求得出。
【发明内容】
[0005]在本发明的框架内，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描画状态转变到第二已描画状态。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。
[0006]根据本发明，选择至少一个具有少于每秒14个光子的光子流的光子源用于光子的照射。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]-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l_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描画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。
[0010]-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。
[0011]-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。
[0012]-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。
[0013]通过现在根据本发明能够弃用掩膜，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。
[0014]为了将记录介质的分子和/或化学式单位从未描画状态转变成已描画状态，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。
[0015]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I μπι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。
[0016]在本发明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。
[0017]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描画状态转变到已描画状态。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“未描画”和“已描画”两种状态的实际应用不再有意义。
[0018]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。
[0019]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描画状态(负抗蚀剂)的地方，或者选择性地去除未描画状态(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。
[0020]在本发明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10nm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描画状态转变成已描画状态。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。
[0021]在本发明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Dk由待传输的结构预先确定，其中连续的记录介质离散化成各个位置k。贡献Clik(Xi)取决于光子源的辐射特征。原则上，实际写入的结构与预先确定的结构的偏差一直是小的，原因在于由每个光子源发射的光子到达记录介质上和/或记录介质中的哪些位置的概率分布不是必须具有与待写入的结构相似的形式。然而因为这些概率分布重叠，所以能够通过解方程组与最小化偏差一起使各个光子源的贡献最佳化。
[0022]有利的是，贡献dik(Xi)表达为Xi与从光子源i发射单独光子到达记录介质上和/或记录介质中的位置k的概率pik的乘积。该方程组因此是线性的。在方程组的系数中插入各个光子源的辐射特征、其空间布置和用来将记录介质离散化为各个位置k的精细度。
[0023]在本发明的一种尤其有利的设计方案中，使光子源构成的装置处于η个相对于记录介质不同的位置。在方程组的方程中，Dk表达为贡献dikp(Xip)的总和，其使每个光子源i在位置ρ=1...η承担光子量Dk。例如η个位置能够是如下点光栅的点，所述点光栅明显比位置k的光栅精细，在这些位置k处预先确定待得到的光子量Dk。方程组的解是一组Xip，即对于每个光子源i是关于在哪个位置P激活所述光子源多长和/或多频繁的精确指示。根据预先确定的、待传输进记录介质中的结构，在接连地将这些光子源设置在位置ρ=1...η的同时，启动各个光子源的、播放的“灯光表演”。
[0024]通过这种方式也能传输如下结构，所述结构明显小于光子源设置在其中的光栅。使光子源构成的装置相对于记录介质移位所能够利用的精确度部分地转换为所传输结构的精确度。
[0025]具体说明部分
接着基于附图来解释本发明的主题，而没有由此限制本发明的主题。附图中: 图1示出根据本发明方法的实施例。
[0026]图2在矩阵中示出针对各个光子源的单独操控的线路图。
[0027]图3示出光子源构成的六边形装置的电子显微镜拍摄图。
[0028]图4示出来自图3中示出的光子源的光发射的特征。
[0029]图5示出椎体形式的单个光子源。
[0030]图6示出图5中示出的单个光子源集成在高频结构中。
[0031]图1示意性地示出根据本发明的方法的一个实施例。在衬底I上施加记录介质2，结构待传输进所述记录介质中。为了传输该结构，将具有多个单个光子源4的载体衬底3置于记录介质2附近。记录介质2现在只在如下源4的区域中从未描画状态切换到已描画状态，所述源被激活并且发射光线5。因此，不同的结构能够单单通过以不同的方式进行操控来写入。在