表面等离子体超分辨光刻间隙检测与调平技术研究

作     者：李军辉 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王长涛;陈刚

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：表面等离子体光刻 间隙检测 干涉空间位相成像 三点调平 

摘      要：随着半导体产业的高速发展,智能传感、人工智能、通讯网络、电子商务等领域的核心器件都趋于小型化和微型化,对制造工艺技术提出了更高的要求。传统的光刻技术受衍射极限的制约,最高分辨力只能达到所用光源波长的一半。近来,表面等离子体（Surface Plasmon,SP）超分辨光刻成为突破“衍射极限的新兴技术,但该技术的工作距短,且存在基片易污染片,图形易破坏,掩膜易损坏等问题。为解决这些问题,研究人员提出接近式SP光刻技术,但微纳尺度的间隙检测与调平是目前该领域的关键难题。针对这些问题,本文在“超分辨光刻装备研制项目的资助下,围绕表面等离子体超分辨光刻进行间隙检测与调平技术研究,主要完成了以下工作:首先研究对比了几种下一代光刻技术,分析了SP超分辨光刻技术的优势以及开展相关研究的重要意义;针对接近式SP超分辨光刻研究中微纳尺度的间隙检测与调平难题,通过对比国内外间隙检测技术和精密调平方法,提出了针对SP超分辨光刻装置的干涉空间位相成像（Interferometric Spatial Phase Imaging,ISPI）间隙检测技术和三点调平方法。其次根据ISPI间隙检测原理和光刻调平技术,设计搭建了间隙检测与调平装置,并应用于SP超分辨光刻系统。整个SP超分辨光刻系统主要包括光源模块、间隙检测模块、光刻镜头模块、对准模块和承片台模块。根据三点调平算法,设计了相应的主动调平结构。根据光刻工作流程,采用LabVIEW图形化编程语言完成超分辨光刻控制软件系统,提供了良好的人机交互界面。最后设计加工了掩模器件,掩模器件上加工有ISPI间隙检测图形区,图形区包括角度校正光栅标记和间隙检测光栅标记。通过调试系统对入射光路进行校正,采用主频分析法进行间隙在线检测实验,理论检测精度达0.1μm。随后对系统稳定性进行测试并开展自动调平实验,实现了1μm的粗调平精度。