LSPR接觸光刻探針的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、局域表面等離子體共振（LocalizedSurfacePlasmonResonance，LSPR）接觸光刻技術(shù)相較于傳統(tǒng)光學(xué)光刻技術(shù)，具有無(wú)掩模、圖形質(zhì)量與分辨率高、低光刻成本等特點(diǎn)，是一種很具潛力的新型光刻技術(shù)。國(guó)內(nèi)外在對(duì)LSPR接觸光刻技術(shù)研究時(shí)主要集中于探針結(jié)構(gòu)方面，對(duì)探針姿態(tài)的檢測(cè)方面鮮有研究。探針的姿態(tài)對(duì)光刻質(zhì)量具有很大影響，光刻過(guò)程中探針偏角大于100μrad時(shí)，會(huì)產(chǎn)生漏光現(xiàn)象，導(dǎo)致光刻失敗，所以對(duì)探針姿態(tài)的檢測(cè)研究具有重要

2、的意義。
　　本課題來(lái)源于中科院光電所國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題“納米直寫實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)研制”，根據(jù)課題要求需要搭建一套檢測(cè)系統(tǒng)用于探針的姿態(tài)檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)研究，滿足對(duì)探針初始預(yù)壓量控制、初始偏角調(diào)整、最大掃描偏角與掃描過(guò)程姿態(tài)穩(wěn)定性檢測(cè)要求。本文以光電檢測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了基于位置敏感探測(cè)器（PSD）的微位移與微小角度檢測(cè)系統(tǒng)，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，達(dá)到了預(yù)期效果。
　　首先，在課題組對(duì)檢測(cè)方案前期研究基礎(chǔ)上，根據(jù)檢測(cè)指標(biāo)要求設(shè)計(jì)了以

3、光束偏轉(zhuǎn)法為基礎(chǔ)的微位移與微小角度檢測(cè)方案，將探針的姿態(tài)檢測(cè)轉(zhuǎn)化為對(duì)光電傳感器上光斑位移的檢測(cè)。以PSD作為光電傳感器、He-Ne激光器做為入射光源，通過(guò)對(duì)PSD光斑位置檢測(cè)原理分析得到了光斑位置坐標(biāo)與PSD輸出電壓的關(guān)系，為后續(xù)軟件設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。基于檢測(cè)方案和系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了檢測(cè)平臺(tái)與整體光刻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建，為探針的實(shí)驗(yàn)研究提供了平臺(tái)。
　　其次，以Labview平臺(tái)為基礎(chǔ)進(jìn)行了檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)光斑位置數(shù)據(jù)采集

4、、微位移運(yùn)動(dòng)臺(tái)控制、不同格式光刻圖形文件導(dǎo)入與曝光控制等功能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定與光路理論模型分析確定了系統(tǒng)標(biāo)定函數(shù)，并對(duì)系統(tǒng)誤差的主要影響因素進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)分析，得出了系統(tǒng)位移測(cè)量分辨力為1.4μm，對(duì)Y軸偏角測(cè)量分辨力為8.5μrad，滿足最初提出的檢測(cè)指標(biāo)要求。
　　最后，基于搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)探針初始預(yù)壓量1μm的控制，對(duì)探針的初始偏角調(diào)整滿足實(shí)驗(yàn)要求。利用改進(jìn)后的探針模塊實(shí)現(xiàn)了探針最大偏角不超過(guò)80μ