本文關(guān)鍵詞：光刻中的自成像效應(yīng)研究　出處：《中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著科技的發(fā)展,以衍射光柵、二維微孔陣列為代表的周期微納結(jié)構(gòu)在諸多科研及工業(yè)領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。目前,光學(xué)光刻法是制備大面積、高精度周期微納結(jié)構(gòu)的重要手段。因此在利用有掩模的光學(xué)光刻法對(duì)周期微納結(jié)構(gòu)進(jìn)行制備的過(guò)程中,自成像效應(yīng)成為一個(gè)不可忽視的因素。作為周期微納結(jié)構(gòu)的經(jīng)典物理效應(yīng)之一,自成像效應(yīng)會(huì)在沿光軸方向上以特定的距離為周期,不斷復(fù)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的本身像以及翻轉(zhuǎn)像,即自成像和相移自成像,具有無(wú)鏡頭成像的特點(diǎn)�，F(xiàn)有針對(duì)將自成像效應(yīng)與光刻進(jìn)行結(jié)合的相關(guān)研究,主要集中于如何在光刻感光介質(zhì)上高質(zhì)量地記錄下周期微納結(jié)構(gòu)的自成像和相移自成像。這些研究工作是基于接近式光刻法展開(kāi),并在紫外波段、深紫外波段以及EUV波段進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,屬于定位型自成像光刻法。此外,有研究團(tuán)隊(duì)為解決定位型自成像光刻法焦深過(guò)短的問(wèn)題,提出了一種空域掃描積分光刻的方法,但該方法存在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)十分復(fù)雜、曝光控制難等問(wèn)題。綜上,前述的研究主要考慮的是如何利用自成像效應(yīng)進(jìn)行高分辨力光刻,而并未對(duì)自成像效應(yīng)在光刻中所引入的其他影響進(jìn)行過(guò)研究。本論文主要基于自成像效應(yīng)在光刻過(guò)程中的“利、弊”兩個(gè)方面,分別對(duì)接近式光刻、投影式光刻中的自成像效應(yīng)展開(kāi)研究和分析。1、從“利”的方面,論文首先研究了定位型自成像光刻中的焦深問(wèn)題。將所有衍射級(jí)次分量納入考慮范圍推導(dǎo)出定位型自成像光刻焦深較為嚴(yán)格的表達(dá)式。通過(guò)數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)對(duì)比相結(jié)合方法,驗(yàn)證了理論的正確性。同時(shí),利用定位型自成像光刻法實(shí)現(xiàn)了太赫茲金屬網(wǎng)聚酰亞胺薄膜基底制備。2、為平衡定位型自成像光刻的焦深與分辨力,論文進(jìn)一步提出一種利用紫外光譜積分自成像效應(yīng)進(jìn)行周期微納結(jié)構(gòu)制備的方法。利用不同波長(zhǎng)透過(guò)周期掩模的自成像與相移自成像在光軸方向上的非相干疊加,獲得可用于光刻的超長(zhǎng)焦深。在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中,在光刻感光介質(zhì)上記錄下百納米線寬的Ronchi光柵結(jié)構(gòu),并實(shí)現(xiàn)了相對(duì)于掩模的周期倍頻。該方法具有高性價(jià)比、相對(duì)高分辨力和大面積制備的優(yōu)勢(shì)。3、從“弊”的方面,論文主要研究了在投影光刻中因自成像效應(yīng)而引入的光刻圖案周期失真問(wèn)題。這類(lèi)問(wèn)題在之前的研究中很少被提及。在利用投影光刻法制備周期微納結(jié)構(gòu)時(shí),即使投影物鏡分辨力與微納結(jié)構(gòu)特征尺寸匹配,其物方焦深也會(huì)出現(xiàn)與掩模自成像光場(chǎng)之間不匹配的問(wèn)題。在這種情況下,掩模的零階自成像、部分第一階相移自成像以及第一階相移自成像焦深外光強(qiáng)分布會(huì)同時(shí)被物鏡成像至勻膠基底上。我們通過(guò)理論推導(dǎo)、數(shù)值仿真結(jié)合驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的手段,分別對(duì)投影光刻中一維和二維周期微納結(jié)構(gòu)掩模進(jìn)行了分析。4、提出一種二次諧波非線性自成像效應(yīng)與空域掃描積分光刻相結(jié)合的新型高分辨光刻方法。二次諧波波長(zhǎng)為入射基波的1/2,因此相比于線性自成像效應(yīng),非線性自成像的分辨力將提高一倍,降低對(duì)短波長(zhǎng)光刻光源的要求。同時(shí),采用空域掃描積分光刻可以進(jìn)一步將自成像與相移自成像記錄在感光介質(zhì)上,實(shí)現(xiàn)周期倍頻。該思路獲得了青年科學(xué)基金的支持,本文對(duì)其進(jìn)行了初步探索。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：O439

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

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本文編號(hào)：1316331