吸光率调制光刻技术分辨力增强方法研究

AMOL, a technique of far-field supper-resolution lithography, has advantages of simplified setups, low cost, and diffraction unlimited resolution. However, the shortcomings as relative low resolution and poor imaging quality are also obvious due to the short development history. The project is proposed to probe into the solutions to the problems in AMOL.The research work is summarized as followes.Firstly，to obtain an theoretically improved resolution, the wavefront modulator will be designed based on vectorial field diffraction theory for manipulating the intensity distribution around the focus of objective. The influence of polarization on the absorbance modulation material will be further investigated, and the absorbance modulation theory based on vectorial light field will be established. Secondly, the basic principle of the interaction between absorbance modulation material and surface plasmon polaritons will be researched，constructing a super-resolution focus device composed of absorbance material, metal, and dielectric.In order to acquire a focused spot with high resolution and long depth of focus,the parameters of the device will be optimized by finite element analyzed method.Lastly, the experimental system will be built to verify the theory prediction.This project is hopeful to solve the problems in AMOL, and provides a robust lithography characterized by its high resolution, low cost and easy-implementation.

AMOL技术是一种远场超分辨光刻技术，具有系统简单、成本低廉、分辨力不受衍射极限限制等显著优点。然而，由于技术尚不成熟，还存在分辨力较低、图形质量较差等问题。本项目针对AMOL技术当前存在的主要问题，研究相应的改善方法，具体研究内容包括：基于矢量光场衍射理论，设计波前调制元件，调控AMOL系统的聚焦光场分布，获得可以提高其分辨力的优化设计结果；进一步研究不同偏振态光场对吸光率调制材料的具体影响，发展基于矢量光场的吸光率调制理论。研究吸光率调制材料与表面等离子体的相互作用机理，构建由吸光率调制材料、金属、电介质等组成的超分辨聚焦器件模型，采用有限元分析法优化结构参数，获得高分辨、长焦深的超分辨聚焦光斑。搭建实验系统，开展相关实验验证工作。本项目的开展有望解决AMOL技术目前存在的问题，为光刻领域提供一种低成本、高分辨、简便易行的新方法。

吸光率调制光刻技术是一种远场超分辨光刻技术，具有系统简单、成本低廉、分辨率不受衍射极限限制等显著优点。然而，由于技术尚不成熟，还存在分辨率较低、图形质量较差等问题。本项目针对吸光率调制光刻技术当前存在的主要问题，研究相应的改善方法，具体研究内容包括：基于矢量光场衍射理论，设计波前调制元件，调控AMOL系统的聚焦光场分布，获得可以提高其分辨力的优化设计结果。通过优化设计，获得了环状光斑尺寸压缩到0.38λ的结果（通孔条件下尺寸为0.53λ），理论计算表明，将该光斑用于吸光率调制光刻技术的压缩光斑，可以将光刻分辨率提高约25%；此外，开展表面等离子体光刻分辨率提升方法研究，分析影响等离子体腔透镜光刻分辨率的主要因素，提出相关解决方案。在表面等离子体腔透镜光刻体系的基础上，引入辅助沟槽结构，以此来对近场临近效应进行修正，提高光刻分辨率；对结构参数进行整体优化，建立结构参数与光刻分辨率的规律关系，获得相关优化结果，并制备实验样品，对理论仿真结果进行验证，实验上获得了离散线条的超分辨光刻结果，光刻线宽分辨率达到了78nm。本项目对超分辨光刻技术当前面临的问题进行了深入分析与研究，针对制约超分辨光刻技术光刻质量与分辨率的科学问题，提出了相应的具备一定可行性的解决方案，在此基础上开展理论仿真与实验研究工作，取得了相关理论计算与实验结果。本项目的开展，为超分辨光刻技术光刻质量及分辨率的进一步提高，提供了可行的研究思路，为超分辨光刻技术向实用化方向发展提供有益的帮助。