發(fā)布時(shí)間：2020-02-22 08:45

【摘要】：作為光譜儀器的核心元件,各種軟x射線衍射光柵在同步輻射、等離子體診斷、電子束離子阱等應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。針對(duì)目前機(jī)械刻劃和全息光刻技術(shù)制備軟x射線衍射光柵中存在的問(wèn)題,與電子束光刻相結(jié)合的近場(chǎng)全息將是一種頗具潛力的制作軟X射線衍射光柵的方法。本文主要研究了與軟X射線變間距光柵的近場(chǎng)全息制作方法相關(guān)的兩方面基本問(wèn)題：從對(duì)兩種近場(chǎng)全息界面反射抑制方法的比較研究；以及線密度對(duì)熔石英光柵掩模效率對(duì)比度均勻性的影響、以及近場(chǎng)全息工藝參數(shù)優(yōu)化兩方面,研究近場(chǎng)全息制作光刻膠變間距光柵槽形輪廓均勻性的有效控制。1.界面反射是近場(chǎng)全息中降低光刻膠光柵質(zhì)量的重要影響因素,由界面反射導(dǎo)致的雜散光將嚴(yán)重影響光柵線密度的測(cè)試精度及光柵質(zhì)量。因此,比較界面反射抑制方式對(duì)近場(chǎng)全息制作光柵特性的影響,選擇合適的界面反射抑制方式,是系統(tǒng)研究近場(chǎng)全息熔石英掩模與光刻膠光柵線密度相互關(guān)系的基礎(chǔ)。本文以2400線/mm等間距的熔石英掩模為例,從制作光刻膠光柵的遠(yuǎn)場(chǎng)衍射光斑、以及以此為掩模制作的鍍金光柵在5-20 nm波段的衍射效率兩方面,比較研究了減反膜和折射率匹配液兩種抑制界面反射方式,對(duì)近場(chǎng)全息制作光柵特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,這兩種在抑制近場(chǎng)全息界面反射的效果基本相當(dāng)。在抑制界面反射水平相當(dāng)?shù)臈l件下,減反膜法在降低近場(chǎng)全息曝光過(guò)程的復(fù)雜性和可控性上優(yōu)于折射率匹配液法。抑制界面反射顯著降低了光柵在軟X射線波段的雜散光。2.針對(duì)變間距光柵的近場(chǎng)全息制作方法,以中心線密度為2400線/mm的熔石英變間距光柵掩模為例,根據(jù)嚴(yán)格耦合波理論模擬計(jì)算了熔石英掩模的效率對(duì)比度隨光柵線密度和占寬比的變化輪廓圖,結(jié)合一般全息對(duì)掩模效率對(duì)比度的經(jīng)驗(yàn)要求,給出中心線密度為2400線/mm的熔石英變間距掩模的設(shè)計(jì)參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,由德國(guó)耶拿大學(xué)利用電子束光刻-離子束刻蝕方法制備了熔石英變間距掩模�；谶@種熔石英變間距掩模,我們開(kāi)展了一系列初步的近場(chǎng)全息實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,為了有效控制近場(chǎng)全息中光刻膠變間距光柵的槽形輪廓,一方面要求熔石英掩模的效率對(duì)比度盡可能高。另一方面,如果熔石英變間距掩模的效率對(duì)比度雖然較低,但若其對(duì)比度比較均勻,那么,仍有可能通過(guò)近場(chǎng)全息工藝參數(shù)的優(yōu)化在一定程度內(nèi)調(diào)控光刻膠光柵的槽形輪廓,獲得較為均勻的光刻膠變間距光柵槽形輪廓。
【圖文】：

的干涉圖形。逡逑根據(jù)烙石英掩模的光柵面與入射光的相對(duì)位置關(guān)系，近場(chǎng)全息有兩種曝光方逡逑式。對(duì)于對(duì)曝光方式Ｉ，如圖２－Ｕａ）所示，烙石英掩模上無(wú)光柵圖形的基底面是逡逑曝光激光的入射面。在如圖２－ｌ（ｂ）的曝光方式Ｕ中，烙有英掩模的光柵面為曝光逡逑激光的入射面。一般地，可分別采用折射率匹配液或減反膜方法抑制近場(chǎng)全息中逡逑的界面反射。逡逑對(duì)于曝光方式ＩＩ，可Ｗ采用折射率巧配液法抑制巧面反射。選擇一種介于石逡逑英掩模和光刻膠兩者折射率之間的折射率扭配液填化在它們之間，達(dá)到折射率匹逡逑配、抑制界面反射的口的。ＪｕｎＡｍａｋｏ等Ｉ２＂響近場(chǎng)午：息實(shí)驗(yàn)中利用折射串陽(yáng)配液逡逑９逡逑

邐＞邋Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ邋ｃａｕｓｅｄ邋ｂｙ邋ｒｔ＇ｓｉｓｔ逡逑圖２－２近場(chǎng)全息曙光方式１下，炫石英光柵掩模和光柵基底的界面反射光示意圖逡逑圖２－２左W 顯示了近場(chǎng)全息曝光方式Ｉ下，由曝光系統(tǒng)中烙石英掩模導(dǎo)致次逡逑生干涉條紋的界面反射光。在烙石英掩模的光柵面，除了直接透射的零級(jí)和負(fù)一逡逑級(jí)衍射光（如圖中紅色單箭頭線所示），還有反射的零級(jí)和負(fù)一級(jí)巧射光在烙石英逡逑掩模中（如圖中接色雙箭頭線所示）。這兩束反射的衍射光在掩模基底中會(huì)繼續(xù)依逡逑次經(jīng)過(guò)烙石英掩模的基底面（上表面）反射、并通過(guò)其光柵面（下表面）透射衍射傳逡逑播到光刻膠房。如果烙石英掩模上下表面完全平行，則這四束衍射光會(huì)分別與直逡逑接透射光的零級(jí)和負(fù)一級(jí)衍射光的方向相同，，相當(dāng)于增強(qiáng)了其光強(qiáng)，并不會(huì)形成逡逑調(diào)制。但是烙石英掩模上、下表面不可能完全平行，所＾形成＾組調(diào)制。逡逑烙石英掩模的零級(jí)和負(fù)一級(jí)光入射到光刻膠與基底組成的系統(tǒng)，會(huì)在空氣－逡逑光刻膠層－光柵基底的界面上發(fā)生反射，這與全息曝光中的反射問(wèn)題類似，不同逡逑的是近場(chǎng)全息中反射光經(jīng)光柵面反射回來(lái)會(huì)繼續(xù)影響曝光
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN25


本文編號(hào)：2581868