專利名稱：一種高透過率光子篩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于衍射光學(xué)元器件領(lǐng)域領(lǐng)域，尤其涉及一種高透過率光子篩。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的光學(xué)透鏡由玻璃制成，玻璃透鏡的聚焦和成像是通過折射入射光實(shí)現(xiàn)的，所以成為折射透鏡。另外有種透鏡，是一種衍射光學(xué)聚焦元件，通過選擇過濾入射光的波前，讓過濾后的光波在空間衍射，形成聚焦，因此被成為衍射透鏡，由于是根據(jù)菲涅耳衍射定理制作的，所以又稱為菲涅耳波帶片。菲涅爾波帶片的分辨率取決于它的最外環(huán)寬度，但是，該尺寸受到加工工藝的限制，所以菲涅耳波帶片的分辨率難以進(jìn)一步提高。有鑒于此，在2000年，有人提出了一種叫做光子篩衍射光學(xué)器件。光子篩是基于菲涅爾波帶片的一種新型的衍射光學(xué)器件，它將菲涅耳波帶片上亮環(huán)對(duì)應(yīng)的區(qū)域用大量隨機(jī)分布的透光小孔來代替，小孔的直徑為相應(yīng)波帶片環(huán)帶寬度的
1.5倍。因此，可以放寬對(duì)加工工藝的要求，進(jìn)而制作更大口徑的光子篩，提高了數(shù)值孔徑，從而提高成像的分辨率。此外，這些位置隨機(jī)分布的透光小孔使得衍射光之間相互干涉，從而能夠有效的抑制旁瓣效應(yīng)和高級(jí)衍射，提高了分辨率，得到更為銳利的焦斑。而且，光子篩的重量比相同參數(shù)的菲涅爾波帶片更輕，因而在極紫外光刻領(lǐng)域有著更加廣闊的前景。但是，在利用現(xiàn)有光子篩進(jìn)行光刻時(shí)，光子篩的透過率較低，聚焦光斑處的光強(qiáng)也就較低，光刻效果較差，如果采用較強(qiáng)的光進(jìn)行光刻，則對(duì)于光源的要求比較高，所以如何在工作光的光強(qiáng)一定的時(shí)候提高聚焦光斑處的光強(qiáng)成了現(xiàn)在亟待解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種高透`過率光子篩，以解決在利用光子篩進(jìn)行的光刻時(shí)，工作光的光強(qiáng)一定，在聚焦光斑處的光強(qiáng)較低，光刻效果較差的問題。該光子篩包括:不透光金屬薄膜，所述金屬薄膜上設(shè)置有多組不同邊長的透光方形微孔，每組方形微孔間隔分布在同一圓環(huán)上，各組方形微孔所在的圓環(huán)為一系列半徑不同的同心圓，第m個(gè)圓環(huán)的半徑rm和環(huán)帶寬度Wm滿足關(guān)系式:rm2 = 2mf λ +m2 λ 2，wm = Tm-Tm^1, m = 1、2、3...
所述λ是入射光波長，所述f是光子篩焦距；并且分布在第m個(gè)圓環(huán)的方形微孔的邊長am滿足關(guān)系式:am = 0.5wm 2.0wm。優(yōu)選的，所述方形微孔的對(duì)角線與其所在環(huán)帶的切線平行或垂直。優(yōu)選的，所述方形微孔的邊長為Wm。優(yōu)選的，所述不透光金屬薄膜厚度為1.5 λ 2.0 λ ,且大于80nm。優(yōu)選的，所述不透光金屬薄膜的制作材料為金。
優(yōu)選的，所述不透光金屬薄膜的制作材料為銀。優(yōu)選的，所述入射光波長λ小于190nm時(shí)，所述光子篩還包括透光襯底，所述金屬薄膜鍍?cè)谒鐾腹庖r底表面上。優(yōu)選的，所述透光襯底的材料為透光材料。優(yōu)選的，所述透光材料為有機(jī)玻璃。 優(yōu)選的，所述透光材料為石英玻璃。由上述方案可以看出，本發(fā)明所提供的高透過率光子篩選用邊長為4 = 0.5wffl
2.0wffl的方形微孔代替圓形微孔，因?yàn)榫劢构獍叱叽缦嗤瑫r(shí)，方孔光子篩比普通圓孔光子篩的面積要大，所以在工作光的光強(qiáng)一定，形成相同的聚焦光斑的時(shí)候，方孔光子篩可以透過更多的光，提高光的透過率，從而進(jìn)而提高了聚焦光斑處光的強(qiáng)度，提升了光刻的效果。
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明所提供的一種高透過率光子篩的示意圖；圖2為本發(fā)明聚焦光路實(shí)驗(yàn)示意
圖3為本發(fā)明聚焦光路實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析圖；圖4為本發(fā)明普通圓孔光子篩(PS)和方孔光子篩(SPS)的直徑(或邊長)D-GDSII數(shù)據(jù)量曲線圖；圖5為本發(fā)明所提供的高透過率光子篩不同的方孔取向圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。正如背景技術(shù)部分所述，利用現(xiàn)有光子篩進(jìn)行的光刻時(shí)，工作光的光強(qiáng)一定，在聚焦光斑處的光強(qiáng)較低，光刻效果較差的問題。發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，聚焦光斑尺寸相同時(shí)，方孔光子篩比普通圓孔光子篩的面積要大，所以在形成相同的聚焦光斑的時(shí)候，方孔光子篩可以透過更多的光，提高光的透過率，進(jìn)而解決工作光的光強(qiáng)一定時(shí)，在聚焦光斑處的光強(qiáng)較低，光刻效果較差的問題。本發(fā)明公開了一種高透過率光子篩，所述高透過率光子篩包括:不透光金屬薄膜；所述金屬薄膜上設(shè)置有多組不同邊長的透光方形微孔，每組方形微孔間隔分布在同一圓環(huán)上，各組方形微孔所在的圓環(huán)為一系列半徑不同的同心圓，第m個(gè)圓環(huán)的半徑rm和環(huán)帶寬度Wm滿足關(guān)系式:rm2 = 2mf λ +m2 λ 2，wm = Tm-Tm^1, m = 1、2、3...
所述λ是入射光波長，所述f是光子篩焦距；
并且分布在第m個(gè)圓環(huán)的方形微孔的邊長am滿足關(guān)系式:am = 0.5wm 2.0wm。由上述方案可以看出，本發(fā)明所提供的高透過率光子篩選用邊長為4 = 0.5wffl
2.0wffl的方形微孔代替圓形微孔，因?yàn)榫劢构獍叱叽缦嗤瑫r(shí)，方孔光子篩比普通圓孔光子篩的面積要大，所以在工作光的光強(qiáng)一定，形成相同的聚焦光斑的時(shí)候，方孔光子篩可以透過更多的光，提高光的透過率，從而進(jìn)而提高了聚焦光斑處光的強(qiáng)度，提升了光刻的效果。以上是本申請(qǐng)的核心思想，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。實(shí)施例一:本實(shí)施例公開了一種高透過率光子篩，如圖1所示，圖中橫縱坐標(biāo)所標(biāo)數(shù)值為截取的光子篩尺寸，包括:不透光金屬薄膜；所述金屬薄膜上設(shè)置有多組不同邊長的透光方形微孔，每組方形微孔間隔分布在同一圓環(huán)上，各組方形微孔所在 的圓環(huán)為一系列半徑不同的同心圓，第m個(gè)圓環(huán)的半徑rm和環(huán)帶寬度wm滿足關(guān)系式:rm2 = 2mf λ +m2 λ 2, wm = Tm-1v1, m = 1、2、3...,即 m 為從 I 開始的不包括 O 的一系列自然數(shù)，所述λ是入射光波長，所述f是光子篩焦距，一般焦距f是按實(shí)際情況固定下來的，所以可以通過選用的光的波長來最終確定圓環(huán)的半徑rm以及環(huán)帶寬度wm ；并且分布在第m個(gè)圓環(huán)上的方形微孔的邊長am滿足關(guān)系式:am = 0.5wm 2.0wm。具體的，所述方形微孔分布在厚度為1.5 λ 2.0λ，并且大于80nm的不透光金屬薄膜上，所述不透光金屬薄膜的制作材料優(yōu)選為金或銀。由于入射光能夠激發(fā)不透光金屬薄膜的表面波，并與孔內(nèi)的波導(dǎo)模式相耦合，所以將方形微孔分布在不透光金屬薄膜上，可以增加光子篩的透過率。本實(shí)施例所述λ為5nm 400nm波段的紫外光，還包括400nm附近的藍(lán)紫光。由于波長λ小于190nm的光無法穿透透明玻璃或塑料，所以當(dāng)λ小于190nm的時(shí)候，不透光金屬薄膜則不能鍍?cè)谕腹庖r底上，當(dāng)λ大于190nm的時(shí)候，所述不透光金屬薄膜可以鍍?cè)谕腹庖r底上，方便光子篩的制作。所述透光襯底的材料為透光材料，所述透光材料優(yōu)選為石英玻璃，在入射波長允許的范圍內(nèi)，所述透光材料還可以為有機(jī)玻璃或普通玻璃。針對(duì)單個(gè)的方形微孔可以計(jì)算得到如下的關(guān)系式:
權(quán)利要求
1.種高透過率光子篩，其特征在于，包括: 不透光金屬薄膜，所述 金屬薄膜上設(shè)置有多組不同邊長的透光方形微孔，每組方形微孔間隔分布在同一圓環(huán)上，各組方形微孔所在的圓環(huán)為一系列半徑不同的同心圓，第m個(gè)圓環(huán)的半徑rm和環(huán)帶寬度Wm滿足關(guān)系式: rm2 = 2mf λ +m2 λ 2, wm = rm-rm_1, m = 1、2、3...所述λ是入射光波長，所述f是光子篩焦距； 并且分布在第m個(gè)圓環(huán)的方形微孔的邊長am滿足關(guān)系式:am= 0.5Wm ~2.0wmο
2.據(jù)權(quán)利要求1所述光子篩，其特征在于，所述方形微孔的對(duì)角線與其所在環(huán)帶的切線平行或垂直。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述光子篩，其特征在于，所述方形微孔的邊長為Viwm。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述光子篩，其特征在于，所述不透光金屬薄膜厚度為1.5 λ 2.0 λ ,且大于 80nm。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述光子篩，其特征在于，所述不透光金屬薄膜的制作材料為金。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述光子篩，其特征在于，所述不透光金屬薄膜的制作材料為銀。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述光子篩，其特征在于，所述入射光波長λ小于190nm時(shí)，所述光子篩還包括透光襯底，所述金屬薄膜鍍?cè)谒鐾腹庖r底表面上。
8.據(jù)權(quán)利要求1所述光子篩，其特征在于，所述透光襯底的材料為透光材料。
9.據(jù)權(quán)利要求8所述光子篩，其特征在于，所述透光材料為有機(jī)玻璃。
10.據(jù)權(quán)利要求9所述光子篩，其特征在于，所述透光材料為石英玻璃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高透過率光子篩，包括不透光金屬薄膜，所述不透光金屬薄膜上設(shè)置有多組不同邊長的透光方形微孔，每組方形微孔間隔分布在同一圓環(huán)上，各組方形微孔所在的圓環(huán)為一系列半徑不同的同心圓，方形微孔的邊長為其所在圓環(huán)環(huán)帶寬度的0.5倍～2.0倍。因?yàn)榫劢构獍叱叽缦嗤瑫r(shí)，方孔光子篩比普通圓孔光子篩的面積要大，所以在工作光的光強(qiáng)一定，形成相同的聚焦光斑的時(shí)候，方孔光子篩可以透過更多的光，提高光的透過率，從而進(jìn)而提高了聚焦光斑處光的強(qiáng)度，提升了光刻效果。
文檔編號(hào)G02B5/18GK103091751SQ201110338648
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者謝常青, 辛將, 朱效立, 劉明 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微電子研究所