專利名稱：一種高透過率光子篩的制作方法
技術領域：
本發明屬于衍射光學元器件領域領域，尤其涉及一種高透過率光子篩。
背景技術：
傳統的光學透鏡由玻璃制成，玻璃透鏡的聚焦和成像是通過折射入射光實現的，所以成為折射透鏡。另外有種透鏡，是一種衍射光學聚焦元件，通過選擇過濾入射光的波前，讓過濾后的光波在空間衍射，形成聚焦，因此被成為衍射透鏡，由于是根據菲涅耳衍射定理制作的，所以又稱為菲涅耳波帶片。菲涅爾波帶片的分辨率取決于它的最外環寬度，但是，該尺寸受到加工工藝的限制，所以菲涅耳波帶片的分辨率難以進一步提高。有鑒于此，在2000年，有人提出了一種叫做光子篩衍射光學器件。光子篩是基于菲涅爾波帶片的一種新型的衍射光學器件，它將菲涅耳波帶片上亮環對應的區域用大量隨機分布的透光小孔來代替，小孔的直徑為相應波帶片環帶寬度的
1.5倍。因此，可以放寬對加工工藝的要求，進而制作更大口徑的光子篩，提高了數值孔徑，從而提高成像的分辨率。此外，這些位置隨機分布的透光小孔使得衍射光之間相互干涉，從而能夠有效的抑制旁瓣效應和高級衍射，提高了分辨率，得到更為銳利的焦斑。而且，光子篩的重量比相同參數的菲涅爾波帶片更輕，因而在極紫外光刻領域有著更加廣闊的前景。但是，在利用現有光子篩進行光刻時，光子篩的透過率較低，聚焦光斑處的光強也就較低，光刻效果較差，如果采用較強的光進行光刻，則對于光源的要求比較高，所以如何在工作光的光強一定的時候提高聚焦光斑處的光強成了現在亟待解決的問題。
發明內容
有鑒于此，本發明提供一種高透`過率光子篩，以解決在利用光子篩進行的光刻時，工作光的光強一定，在聚焦光斑處的光強較低，光刻效果較差的問題。該光子篩包括:不透光金屬薄膜，所述金屬薄膜上設置有多組不同邊長的透光方形微孔，每組方形微孔間隔分布在同一圓環上，各組方形微孔所在的圓環為一系列半徑不同的同心圓，第m個圓環的半徑rm和環帶寬度Wm滿足關系式:rm2 = 2mf λ +m2 λ 2，wm = Tm-Tm^1, m = 1、2、3...
所述λ是入射光波長，所述f是光子篩焦距；并且分布在第m個圓環的方形微孔的邊長am滿足關系式:am = 0.5wm 2.0wm。優選的，所述方形微孔的對角線與其所在環帶的切線平行或垂直。優選的，所述方形微孔的邊長為Wm。優選的，所述不透光金屬薄膜厚度為1.5 λ 2.0 λ ,且大于80nm。優選的，所述不透光金屬薄膜的制作材料為金。
優選的，所述不透光金屬薄膜的制作材料為銀。優選的，所述入射光波長λ小于190nm時，所述光子篩還包括透光襯底，所述金屬薄膜鍍在所述透光襯底表面上。優選的，所述透光襯底的材料為透光材料。優選的，所述透光材料為有機玻璃。 優選的，所述透光材料為石英玻璃。由上述方案可以看出，本發明所提供的高透過率光子篩選用邊長為4 = 0.5wffl
2.0wffl的方形微孔代替圓形微孔，因為聚焦光斑尺寸相同時，方孔光子篩比普通圓孔光子篩的面積要大，所以在工作光的光強一定，形成相同的聚焦光斑的時候，方孔光子篩可以透過更多的光，提高光的透過率，從而進而提高了聚焦光斑處光的強度，提升了光刻的效果。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明所提供的一種高透過率光子篩的示意圖；圖2為本發明聚焦光路實驗示意
圖3為本發明聚焦光路實驗結果分析圖；圖4為本發明普通圓孔光子篩(PS)和方孔光子篩(SPS)的直徑(或邊長)D-GDSII數據量曲線圖；圖5為本發明所提供的高透過率光子篩不同的方孔取向圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。正如背景技術部分所述，利用現有光子篩進行的光刻時，工作光的光強一定，在聚焦光斑處的光強較低，光刻效果較差的問題。發明人經研究發現，聚焦光斑尺寸相同時，方孔光子篩比普通圓孔光子篩的面積要大，所以在形成相同的聚焦光斑的時候，方孔光子篩可以透過更多的光，提高光的透過率，進而解決工作光的光強一定時，在聚焦光斑處的光強較低，光刻效果較差的問題。本發明公開了一種高透過率光子篩，所述高透過率光子篩包括:不透光金屬薄膜；所述金屬薄膜上設置有多組不同邊長的透光方形微孔，每組方形微孔間隔分布在同一圓環上，各組方形微孔所在的圓環為一系列半徑不同的同心圓，第m個圓環的半徑rm和環帶寬度Wm滿足關系式:rm2 = 2mf λ +m2 λ 2，wm = Tm-Tm^1, m = 1、2、3...
所述λ是入射光波長，所述f是光子篩焦距；
并且分布在第m個圓環的方形微孔的邊長am滿足關系式:am = 0.5wm 2.0wm。由上述方案可以看出，本發明所提供的高透過率光子篩選用邊長為4 = 0.5wffl
2.0wffl的方形微孔代替圓形微孔，因為聚焦光斑尺寸相同時，方孔光子篩比普通圓孔光子篩的面積要大，所以在工作光的光強一定，形成相同的聚焦光斑的時候，方孔光子篩可以透過更多的光，提高光的透過率，從而進而提高了聚焦光斑處光的強度，提升了光刻的效果。以上是本申請的核心思想，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。實施例一:本實施例公開了一種高透過率光子篩，如圖1所示，圖中橫縱坐標所標數值為截取的光子篩尺寸，包括:不透光金屬薄膜；所述金屬薄膜上設置有多組不同邊長的透光方形微孔，每組方形微孔間隔分布在同一圓環上，各組方形微孔所在 的圓環為一系列半徑不同的同心圓，第m個圓環的半徑rm和環帶寬度wm滿足關系式:rm2 = 2mf λ +m2 λ 2, wm = Tm-1v1, m = 1、2、3...,即 m 為從 I 開始的不包括 O 的一系列自然數，所述λ是入射光波長，所述f是光子篩焦距，一般焦距f是按實際情況固定下來的，所以可以通過選用的光的波長來最終確定圓環的半徑rm以及環帶寬度wm ；并且分布在第m個圓環上的方形微孔的邊長am滿足關系式:am = 0.5wm 2.0wm。具體的，所述方形微孔分布在厚度為1.5 λ 2.0λ，并且大于80nm的不透光金屬薄膜上，所述不透光金屬薄膜的制作材料優選為金或銀。由于入射光能夠激發不透光金屬薄膜的表面波，并與孔內的波導模式相耦合，所以將方形微孔分布在不透光金屬薄膜上，可以增加光子篩的透過率。本實施例所述λ為5nm 400nm波段的紫外光，還包括400nm附近的藍紫光。由于波長λ小于190nm的光無法穿透透明玻璃或塑料，所以當λ小于190nm的時候，不透光金屬薄膜則不能鍍在透光襯底上，當λ大于190nm的時候，所述不透光金屬薄膜可以鍍在透光襯底上，方便光子篩的制作。所述透光襯底的材料為透光材料，所述透光材料優選為石英玻璃，在入射波長允許的范圍內，所述透光材料還可以為有機玻璃或普通玻璃。針對單個的方形微孔可以計算得到如下的關系式:
權利要求
1.種高透過率光子篩，其特征在于，包括: 不透光金屬薄膜，所述 金屬薄膜上設置有多組不同邊長的透光方形微孔，每組方形微孔間隔分布在同一圓環上，各組方形微孔所在的圓環為一系列半徑不同的同心圓，第m個圓環的半徑rm和環帶寬度Wm滿足關系式: rm2 = 2mf λ +m2 λ 2, wm = rm-rm_1, m = 1、2、3...所述λ是入射光波長，所述f是光子篩焦距； 并且分布在第m個圓環的方形微孔的邊長am滿足關系式:am= 0.5Wm ~2.0wmο
2.據權利要求1所述光子篩，其特征在于，所述方形微孔的對角線與其所在環帶的切線平行或垂直。
3.據權利要求2所述光子篩，其特征在于，所述方形微孔的邊長為Viwm。
4.據權利要求1所述光子篩，其特征在于，所述不透光金屬薄膜厚度為1.5 λ 2.0 λ ,且大于 80nm。
5.據權利要求1所述光子篩，其特征在于，所述不透光金屬薄膜的制作材料為金。
6.據權利要求1所述光子篩，其特征在于，所述不透光金屬薄膜的制作材料為銀。
7.據權利要求1所述光子篩，其特征在于，所述入射光波長λ小于190nm時，所述光子篩還包括透光襯底，所述金屬薄膜鍍在所述透光襯底表面上。
8.據權利要求1所述光子篩，其特征在于，所述透光襯底的材料為透光材料。
9.據權利要求8所述光子篩，其特征在于，所述透光材料為有機玻璃。
10.據權利要求9所述光子篩，其特征在于，所述透光材料為石英玻璃。
全文摘要
本發明公開了一種高透過率光子篩，包括不透光金屬薄膜，所述不透光金屬薄膜上設置有多組不同邊長的透光方形微孔，每組方形微孔間隔分布在同一圓環上，各組方形微孔所在的圓環為一系列半徑不同的同心圓，方形微孔的邊長為其所在圓環環帶寬度的0.5倍～2.0倍。因為聚焦光斑尺寸相同時，方孔光子篩比普通圓孔光子篩的面積要大，所以在工作光的光強一定，形成相同的聚焦光斑的時候，方孔光子篩可以透過更多的光，提高光的透過率，從而進而提高了聚焦光斑處光的強度，提升了光刻效果。
文檔編號G02B5/18GK103091751SQ201110338648
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者謝常青, 辛將, 朱效立, 劉明 申請人:中國科學院微電子研究所