接觸型局域SP光刻直寫頭的懸持結構設計及仿真分析.pdf

1、光刻技術在半導體工業(yè)中扮演著重要的角色，但衍射極限的存在限制了傳統(tǒng)光學光刻在光刻分辨率上的進一步提高。由近場光學發(fā)展而來的近場光刻為突破衍射極限提供了新的思路，但光通率不高導致其光刻質量不佳。基于表面等離子體激元的近場光刻具有透射增強效應，使得光刻的分辨率和成像質量得到顯著提高。等離子體直寫光刻作為表面等離子體光刻技術的一種，光刻時無需掩模，能夠實現(xiàn)任意圖形的刻寫，且光刻系統(tǒng)簡單，成本較低，是一種理想的納米光刻技術。
　　掃描探針

2、光刻作為一種重要的直寫光刻方式，常采用懸臂梁探針結構。但懸臂梁受力容易彎曲變形，造成探針的位置精度誤差。本文設計了一種具有雙固支彈性臂的圓形彈簧作為掃描探針的懸持結構，提高光刻時探針的位置精度。彈性臂設計為圓弧形，彈性臂數(shù)為四個。通過調節(jié)彈性臂的有效臂長、寬度和厚度，實現(xiàn)較合理的彈簧剛度。通過理論分析了懸臂梁探針結構在接觸模式和掃描模式下的探針位置精度，并利用有限元分析軟件對兩種探針懸持結構在兩種工作模式下的位置精度進行了仿真對比。在接

3、觸模式下，懸臂梁探針產生水平位移，而圓形彈簧探針不會產生水平位移，位置精度得到較大提高；在掃描模式下，懸臂梁探針結構沿著不同方向掃描時，探針產生不同的水平位移；圓形彈簧探針結構的探針水平位移不隨掃描方向的變化而變化，位置精度得到提高。
　　對圓形彈簧應用于接觸型局域表面等離子體直寫光刻進行了動態(tài)仿真，通過優(yōu)化結構參數(shù)，仿真結果達到預期效果。光刻時，圓形彈簧變形產生的彈性力能夠保證探針與光刻膠的穩(wěn)定接觸；在接觸模式下，圓形彈簧保持探

4、針上升姿態(tài)垂直，不會發(fā)生偏轉；在掃描模式下，圓形彈簧保持探針偏角角度恒定不變，探針刻寫姿態(tài)穩(wěn)定；在相同的位移載荷和掃描速度下，沿不同方向掃描時圓形彈簧使探針具有相同的繞xy平面的偏轉角度。利用圓形彈簧的自適應性，在不超過探針允許傾斜角度的最大位移載荷下，能夠調整1.5′的相對傾斜角度，并且在傾斜的光刻膠表面光刻時，圓形彈簧保證探針適應光刻膠表面的位置變化。
　　完成接觸型局域表面等離子體直寫光刻系統(tǒng)的實驗平臺設計，并對關鍵部件進行