激光干涉光刻制备大面积高均匀性纳米图形研究

来源 :华南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cmccetehi
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近年来,纳米图形结构得到广泛的应用,包括在光电子器件、量子点生长、探测器等领域,而其最主要的目的是提高器件的整体性能,如提高光电器件的光电转换效率,优化探测器的性能。而制备纳米图形的方法往往也有很多种,主要的光刻技术包括有紫外光刻、电子束光刻、聚焦离子束光刻、极紫外光刻、纳米压印光刻,激光干涉光刻等。其中,激光干涉光刻技术制备纳米图形是一种比较便捷高效的方法,具有低成本、简易制作大面积图形等优点。本文中利用激光干涉光刻的原理制备大面积高均匀性的纳米图形,并在原有的基础上进行图形制备工艺的改进,特别是对减少驻波效应的研究。主要研究内容及成果如下:  1.在原有的单光束激光干涉光刻系统的基础上,重新搭建成双光束激光干涉光刻系统,解决了原系统的抗震性差,易染灰尘等问题。由于使用劳厄镜带来的光强的不均匀性,而通过控制两束光交叠出现的光斑强度,就会大大提高光斑的均匀性,有效的改善最终图形的均匀性,得到的点粒的正圆相似度达到0.987;双光束激光干涉光刻系统也突破了单光束在衬底尺寸的限制,为制备更大面积的光刻图形提供了可能,所以理论上可在4英寸及以上的衬底上制备图形;新搭建的双光束激光干涉光刻系统对外界的抗干扰能力也更强,在操作上也更有优势,尤其是制备点阵图形时,二次曝光时可以保证样品位置和光强均匀性一致。  2.传统的光刻工艺中,涂覆光刻胶这一环节中,对光刻胶的厚度都有一定的要求。一般来说,光刻胶的厚度都会在微米级,这样能保证光刻中避免驻波效应的影响,而纳米级的光刻胶图形,驻波效应会严重影响图形结构和质量。通过实验,将厚胶与薄胶工艺进行了对比,研究了后烘和抗反射层对厚胶图形的影响。200nm和500nm厚度的光刻胶层在制备过程中,会出现图形分层的现象,即驻波效应,严重影响了图形结构。通过后烘和抗反射层的使用,虽然驻波效应得到了有效地控制,但是依然很难得到较完美的图形。根据实验观察,薄胶工艺会显著避免驻波效应,得到质量较好的图形结构。通过涂覆100nm的薄胶,不仅减少了光刻胶的使用量,减少成本,而且100nm的薄胶能大大降低曝光剂量,增加工作效率,并且成功的在2英寸的衬底上制备出460nm和800nm周期的点阵图形,其均匀性得到很大的提高,达到5.7%。实验中,制备厚胶图形必须要使用抗反射层和后烘技术,而这无疑会给整个工艺流程带来更多的步骤,这种方法避免使用抗反射和后烘,简化了工艺流程,这也为大面积制各高质量高均匀性的纳米图形提供了可靠的方案。
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