接觸型局域SP光刻直寫頭的懸持結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真分析.pdf

1、光刻技術(shù)在半導(dǎo)體工業(yè)中扮演著重要的角色，但衍射極限的存在限制了傳統(tǒng)光學(xué)光刻在光刻分辨率上的進(jìn)一步提高。由近場(chǎng)光學(xué)發(fā)展而來的近場(chǎng)光刻為突破衍射極限提供了新的思路，但光通率不高導(dǎo)致其光刻質(zhì)量不佳。基于表面等離子體激元的近場(chǎng)光刻具有透射增強(qiáng)效應(yīng)，使得光刻的分辨率和成像質(zhì)量得到顯著提高。等離子體直寫光刻作為表面等離子體光刻技術(shù)的一種，光刻時(shí)無需掩模，能夠?qū)崿F(xiàn)任意圖形的刻寫，且光刻系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本較低，是一種理想的納米光刻技術(shù)。
　　掃描探針

2、光刻作為一種重要的直寫光刻方式，常采用懸臂梁探針結(jié)構(gòu)。但懸臂梁受力容易彎曲變形，造成探針的位置精度誤差。本文設(shè)計(jì)了一種具有雙固支彈性臂的圓形彈簧作為掃描探針的懸持結(jié)構(gòu)，提高光刻時(shí)探針的位置精度。彈性臂設(shè)計(jì)為圓弧形，彈性臂數(shù)為四個(gè)。通過調(diào)節(jié)彈性臂的有效臂長(zhǎng)、寬度和厚度，實(shí)現(xiàn)較合理的彈簧剛度。通過理論分析了懸臂梁探針結(jié)構(gòu)在接觸模式和掃描模式下的探針位置精度，并利用有限元分析軟件對(duì)兩種探針懸持結(jié)構(gòu)在兩種工作模式下的位置精度進(jìn)行了仿真對(duì)比。在接

3、觸模式下，懸臂梁探針產(chǎn)生水平位移，而圓形彈簧探針不會(huì)產(chǎn)生水平位移，位置精度得到較大提高；在掃描模式下，懸臂梁探針結(jié)構(gòu)沿著不同方向掃描時(shí)，探針產(chǎn)生不同的水平位移；圓形彈簧探針結(jié)構(gòu)的探針?biāo)轿灰撇浑S掃描方向的變化而變化，位置精度得到提高。
　　對(duì)圓形彈簧應(yīng)用于接觸型局域表面等離子體直寫光刻進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，仿真結(jié)果達(dá)到預(yù)期效果。光刻時(shí)，圓形彈簧變形產(chǎn)生的彈性力能夠保證探針與光刻膠的穩(wěn)定接觸；在接觸模式下，圓形彈簧保持探

4、針上升姿態(tài)垂直，不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)；在掃描模式下，圓形彈簧保持探針偏角角度恒定不變，探針刻寫姿態(tài)穩(wěn)定；在相同的位移載荷和掃描速度下，沿不同方向掃描時(shí)圓形彈簧使探針具有相同的繞xy平面的偏轉(zhuǎn)角度。利用圓形彈簧的自適應(yīng)性，在不超過探針允許傾斜角度的最大位移載荷下，能夠調(diào)整1.5′的相對(duì)傾斜角度，并且在傾斜的光刻膠表面光刻時(shí)，圓形彈簧保證探針適應(yīng)光刻膠表面的位置變化。
　　完成接觸型局域表面等離子體直寫光刻系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)，并對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行