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光蚀刻的尺度为什么与光的波长相关而不是与光

作者:ag真人游戏 发布于:2021-02-06 15:06 点击量:

  ps 我大概知道,应该大概是与分辨率有关,因为之前也学过一丢丢丢光学知识, R=D/1.22lamda(lamda是波长),但是还是想不通,光是波啊,…

  刚看书的时候觉得光刻就是做个板子把光一挡,相应的图像就显示出来了(如图一)

  题主不用去学量子光学的,就是波动光学的范畴。当一束光经过一个小孔或者小遮挡物(巴比涅原理),就会产生强烈的衍射,并不能保持原有的分布(图4)。

  2. 当掩膜版和光刻胶距离很近的时候,光会产生菲涅尔衍射(近场衍射),光场强度逐渐变化,失去原有的形状

  3. 当掩膜版和光刻胶距离很远的时候,光会产生夫琅禾费衍射(远场衍射),光场强度变化为衍射图样。

  而我遇到的情况和当年泊松反驳菲涅尔的情况很像。这是一个著名立Flag又被打脸的故事。泊松收到菲涅尔关于波动光学的论文后,念了一首诗:“光若是波光亦衍,圆盘后面应有斑”,以此拒绝了菲涅尔的论文。可是没想到有个爱凑热闹的科学家阿拉贡,非要做一做实验,结果在被挡圆盘挡住的阴影里果真有一个斑点。泊松怒被打脸,还被羞辱性的把这个光斑称做泊松斑。

  我仿线nm的紫外经过我的掩膜版后光的变化过程,发现在46微米处能够形成泊松班,在圆盘中心的位置光强变的很大,光刻胶感光就变成了洞,导致最后做出来的圆盘变成了圆环。

  所以说为啥光刻的分辨率和光的波长有关,因为会遇到光的衍射问题啊,而光的衍射和光的波长紧密相关。

  光刻工艺的好坏和光的振幅也是有关的。首先光要够强,能够打透光刻胶,否则显影之后会有残留。然而光又不能太强,光受到材料衬底的反射和散射,会使得其他部分的光刻胶也受到照射,使得做出来的尺寸比设计尺寸大。实际做工艺,就是一个反复优化的过程,一方面要尽量减少显影之后的胶残留,一方面要使得周围的胶尽量少的受到照射。甩胶速率,烘干温度,烘干时间,光照强度,照射时间及显影时间都要反复优化才能达到最佳的分辨率。

  首先,光是电磁波,不是机械波。光的振幅不是指空间上的振动,而是电场-磁场强度的交替变化。所以光的干涉发生与否和振幅并没有关系,有关的是相位。

  然后限制光刻分辨率的是光的干涉和衍射效应。当光刻图样的尺寸与激光波长接近的时候干涉效应就会非常明显。

  在双缝衍射中,当两条主条纹之间的衍射条纹达到主条纹亮度的81%以上时,我们认为两条主条纹连在一起,已经不能区分了。

  (这个推导太长了,自己去查书吧),含义是当你透过透镜中观察两个物体,若透镜和两个物体之间的夹角小于

  又可以写成NA,也就是透镜系统的数值孔径。如果我们要提高光刻分辨率(也就是减小R),一是可以提高折射率n,于是就有了浸没式光刻,用高折射率的液体来取代空气;二是加大

  这几招再加上相移掩膜和double patterning等技术,使得我们能够用193nm的激光完成10nm工艺的光刻。

  题主说的一束波直接在光刻胶表面扫描其实也是可以的,比如无掩膜光刻和电子束光刻(EBL),但是扫描光斑的尺寸和电子斑的尺寸受到聚焦系统的衍射影响不能无限小,根据瑞丽判据,光斑的分辨率和波长成反比。所以要想高质量的曝光更小特征尺寸的结构要选择更短波长的光源,比如选用近紫外,极紫外的光源来制造光刻机。

  当然曝光的效果也和振幅(曝光剂量)有关,只是波长是限制曝光精度的最主要因素。

  光掩模面可以认为是一个多缝光栅, 光经过这个光栅时会产生衍射,如下面这个图.

  可以看到P点汇聚的光是有一个相位差的,当这个相位差满足如下方程的时候是光学增强的。

  一个光学镜头至少要能够收集一个级次的衍射光才能成像。除了浸没式的方法,sin

  表示波长,所以提升分辨率(即减小d)的方法大体上只有增大NA或者减小波长

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