透明微球的聚光性質(zhì)及微球陣列光刻的研究.pdf

1、隨著集成電路和集成光路的進(jìn)一步發(fā)展，光刻技術(shù)特別是低成本、簡單、高效的納米尺度的光刻技術(shù)的研究越顯重要。由于光學(xué)衍射極限的存在，很大程度上阻礙了高分辨光刻技術(shù)的發(fā)展。早些年發(fā)展起來的電子束光刻和聚焦離子束光刻都能實(shí)現(xiàn)幾十納米的光刻分辨率，但因效率低且價(jià)格昂貴而不能被用于工業(yè)化生產(chǎn)。紫外光的雙/多光束干涉光刻受限于光學(xué)衍射極限，而深紫外光的激光設(shè)備及其昂貴，且干涉光刻所得圖案有限，這使得激光干涉光刻法在高分辨光刻領(lǐng)域不占優(yōu)勢。近場掃描探針

2、在光刻分辨率上也很容易實(shí)現(xiàn)100nm以內(nèi)的光刻分辨率，但逐點(diǎn)掃描的方式使其效率極低。近年來研究表明，直徑接近光波波長的微球透鏡具有超分辨聚焦的能力，它可以會(huì)聚絕大部分入射光能量，并在微球接受光照的背側(cè)附近形成亞半波長束腰且焦深接近兩倍波長的焦斑。利用微球透鏡聚焦形成的高能量、超衍射極限的長焦斑(photonic nanoj et)，可以對(duì)材料表面進(jìn)行燒蝕，或?qū)饪棠z進(jìn)行曝光處理，實(shí)現(xiàn)高分辨光刻。微球輔助光刻已發(fā)展成光刻領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。本

3、文提出一種改進(jìn)型的微球輔助光刻模型，即在微球透鏡陣列和光刻膠之間加入厚度可調(diào)的透明間隔層，研究微球光刻分辨率。論文的主要工作內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　首先，利用電磁場仿真軟件CST Microwave Studio對(duì)微球光刻模型進(jìn)行仿真研究。研究結(jié)果表明對(duì)于2.06μm直徑的微球，在波長為400nm的線偏光照射下（入射光劑量一定），當(dāng)間隔層厚不同時(shí)，光刻膠表面的光強(qiáng)度和光斑形狀不同，間隔層厚影響光場分布和有效焦斑尺寸（即微球光刻分辨率

4、理論值）。得到的有效焦斑尺寸數(shù)據(jù)表明:隨間隔層厚度由10nm逐漸增大至90nm時(shí)，光刻分辨率先下降后升高。而入射光劑量在一定范圍內(nèi)減小總使得光刻分辨率得到改善。綜合間隔層厚值和入射光劑量對(duì)光刻分辨率的影響趨勢，得到較優(yōu)的一個(gè)間隔層厚度:70nm。
　　其次，用改進(jìn)型的微球輔助光刻實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證理論仿真結(jié)果。實(shí)驗(yàn)得到的小孔尺寸（半高全寬）與理論數(shù)據(jù)趨勢一致且接近。在間隔層為70nm時(shí)進(jìn)一步減小入射光劑量，得到了小于100nm的特征小孔。