本文關(guān)鍵詞：透明微球的聚光性質(zhì)及微球陣列光刻的研究

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【摘要】：隨著集成電路和集成光路的進一步發(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現(xiàn)幾十納米的光刻分辨率,但因效率低且價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。近場掃描探針在光刻分辨率上也很容易實現(xiàn)100nm以內(nèi)的光刻分辨率,但逐點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 nanojet),可以對材料表面進行燒蝕,或?qū)饪棠z進行曝光處理,實現(xiàn)高分辨光刻。微球輔助光刻已發(fā)展成光刻領(lǐng)域的熱點之一。本文提出一種改進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對微球光刻模型進行仿真研究。研究結(jié)果表明對于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),當間隔層厚不同時,光刻膠表面的光強度和光斑形狀不同,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,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光刻分辨率的影響趨勢,得到較優(yōu)的一個間隔層厚度:70nm。其次,用改進型的微球輔助光刻實驗,驗證理論仿真結(jié)果。實驗得到的小孔尺寸(半高全寬)與理論數(shù)據(jù)趨勢一致且接近。在間隔層為70nm時進一步減小入射光劑量,得到了小于100nm的特征小孔。最后,當選用直徑為1.25μm的微球時,得到有效焦斑尺寸約為35nm、有效焦深約為60nm的仿真結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：超分辨光刻 微球透鏡輔助式光刻 光子納米噴射 有效焦斑尺寸 數(shù)值計算
【學位授予單位】：四川師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN305.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 衍射極限和分辨率標準9-10
• 1.2 微納光刻技術(shù)研究現(xiàn)狀10-15
• 1.3 微球透鏡輔助光刻研究進展15-18
• 1.4 本文研究的意義及內(nèi)容安排18-19
• 2 微球透鏡輔助光刻法19-25
• 2.1 微球透鏡的聚焦特性19-20
• 2.2 數(shù)值研究方法和軟件介紹20-23
• 2.2.1 數(shù)值研究方法20-23
• 2.2.2 軟件介紹23
• 2.3 微球透鏡輔助光刻的應(yīng)用23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 3 改進型微球輔助光刻研究25-35
• 3.1 數(shù)值研究25-27
• 3.2 實驗研究27-31
• 3.2.1 樣品準備27-29
• 3.2.2 激光加工29-31
• 3.3 實驗結(jié)果和討論31-33
• 3.3.1 間隔層厚度和曝光劑量對小孔尺寸的影響31-33
• 3.3.2 優(yōu)化間隔層厚度和曝光劑量33
• 3.4 優(yōu)化參數(shù)實現(xiàn)超 35nm光刻分辨率33-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 4 結(jié)論35-36
• 4.1 結(jié)論35
• 4.2 展望35-36
• 參考文獻36-41
• 致謝41-42
• 在校期間的科研成果42

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