激光干涉光刻技术应用概述.pdf

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1、试验研究现代制造工程(ModemManufacturingEn西neefing)2012年第6期激光干涉光刻技术应用概述贺海东，杨海峰(中国矿业大学机电工程学院，徐州221008)摘要：激光干涉光刻作为一种新兴的光刻技术，具有设备结构简单、价格低廉、高效率、高分辨率和大视场曝光等特点。介绍通过激光干涉光刻产生的一维光栅结构、二维网格结构以及二维点阵结构在生物传感、太阳能电池和光子晶体等领域的应用前景。关键词：激光技术；光刻；纳米结构中图分类号：TB43；TQ591文献标志码：A文章编号：167l—3133(2012)06—oo叭—05Technologiesandap

2、plicationsoflaserinterferencelithographyHeHaidong，YangHaifeng(CollegeofMechanical&ElectricalEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221008，Jiangsu，China)Abstract：Asanewlydevelopinglithographicprocess，laserinterferencelithographyhasadvantagesofsimpleequipment，costef-fectiv

3、e，greatefficiency，highresolution，largeal'efsprocessingandSOon．ThelD，2Dnanostmctures，basedonlaserinterferencelithographyImsverypromisingapplicationprospectsinbiosemors，solareeRs，photoniccrystals，etc．Keyword,s：lasertechnique；lithography；nanostructures0引言1激光干涉光刻技术微电子技术是信息技术的基础，在日常生活中，微电子产品

4、无处不在，例如手机、电脑等电子器件。1965年，戈登·摩尔在计算机存储器发展趋势的报告中指出，每隔18—24个月，芯片的容量将增加一倍⋯。光刻技术决定着集成电路(Ic)工艺水平的高低[21。准分子激光光刻是当前IC制造中的主流光刻技术，主要包括波长为248nm的KrF、193rim的ArF和157nm的F：准分子激光"J。然而，随着器件尺寸的不断减小，使得生产工艺越来越复杂，从而导致生产效率大大降低以及生产设备价格不断攀升HJ。激光干涉光刻作为一种新兴的光刻技术，是对现有光刻技术的补充，其优点在于系统简单，没有复杂的曲面光学元件，分辨率较高，极限为A／4(A为波长)、

5、视场大、焦长深和图形对比度高等”41。本文将介绍激光干涉光刻技术在微电子、光电子、生物传感和纳米材料等领域的应用。激光干涉光刻技术是指利用光的干涉和衍射特性，通过特定的光束组合方式，来调控干涉场内的光强度分布，并用感光材料记录下来，从而产生光刻图形。激光干涉光刻技术按参与干涉的光束数目可分为双光束、三光束、四光束和五光束等干涉光刻‘8J。以下主要介绍双光束干涉光刻的基本原理。波长为A的两束平面波分别以0。和以入射角入射时，干涉光栅光强分布，(省)可按式(1)计算：J(石)=210l1+COS(2'nx／d)l(1)d=A／(sin01+sin02)式中：髫为干涉点到入

6、射点的距离；／o为入射光强度。当两束光的强度相等时，产生的干涉条纹的对比度最好，所以，一般采用图la所示的光路系统，即保证两束光的入射角相等一1，如图lb所示。由此可得干涉条纹周期P的计算公式为：p一点1—2sin0(2)·国家自然科学基金项目(51105360)；江苏省自然科学基金项目(BK2011218)；清华大学摩擦学国家重点实验室开放基金项目(SKLTKFIOB06)2012年第6期现代制造工程(ModemManufacturingE呼neering)式中：0为入射角。通过改变入射角的大小、控制曝光量和曝光次数，可以得到不同周期、高度和形状的一维、二维结构‘1

7、0

8、。a)两束相等光强度的光路系统b)入射角相等的两柬光图1双光束干涉试验系统2激光干涉光刻的应用激光干涉光刻技术已经开始被人们用于纳米结构的生产中。纳米结构在工业生产和生活中有着很广泛的应用¨1

9、，纳米结构的制造技术决定着微电子、光电子、生物技术和传感技术等许多领域能否更快、更好地发展。2．1制备掩膜作为提高图形分辨率的关键步骤，掩膜的制作引起了越来越多地关注。传统的制作方法如照相精缩法、图形发生器法(PG)、电子柬直写法和聚焦粒子束直写法(FIB)等[12。141都存在着分辨率低、生产效率低和价格昂贵等缺点。四川大学张锦全面阐释了激光干涉光刻的基