位移Talbot衍射光学曝光系统

  
型号： PHABLER 100S
厂家： 瑞士Eulitha公司
技术指标:
  曝光光源：377nm激光、LED紫外光源
  光源波长：377nm
  光束尺寸：100 mm直径
  晶片尺寸：1×1cm2至10×10cm2不大于4英寸
  接触方式：硬接触，DTL，最小线宽：0.15 μm
  真空度：10 mBar
  掩膜版支架：5英寸方形掩膜版
  曝光方式：PHABLE（亚微米周期mo's模式、软接触、硬接触
  水平方向自由度：X、Y轴移动和中轴旋转，微米精度
  具有楔形补偿能力
  光束均匀性：+/-3%
责任工程师：全保刚

  
基本功能：
       亚微米、纳米周期结构的制备；主要用于光子晶体、光栅及基于新型功能材料的器件和结构制备与性能研究。

工作原理：
       位移Talbot衍射光学曝光技术（Displacement Talbot Lithography，DTL）是一种基于激光Talbot自成像效应的新型光刻技术。不同于一般的基于Talbot自成像效应的光学曝光技术，DTL技术不需要掩模板和样品紧密接触（如图1a所示），而是让样品在距离掩模板一定距离的位置在一定范围内做周期往复的运动。图1B是通过计算获得的激光通过周期性光栅掩膜后在三维空间上的光强分布。在横向的每一排上都有掩膜光栅的像，周期和掩模板上光栅的周期一致，但是紧邻一排的光栅像却相对上排或下排的像有一个半周期的位移。我们知道光学曝光过程是光刻胶记录掩模板所成像的过程，那么当我们在垂直掩模板的方向上让样品做两个周期以上的距离范围内的往复运动，就相当于让光刻胶记录掩膜光栅的两排像，于是我们就获得了周期是原掩膜光栅1/2周期的结构。当然，根据Talbot自成像效应，并非所有排布的周期结构都可以获得该效果，四方排布的周期性结构可以使周期缩至原周期的，而六方排布的周期性结构只能1:1地复制原结构。根据上述原理，位移Talbot衍射光学曝光技术可以象传统接触式光学曝光一样直接对掩模板上的结构进行复制，即解决了效率问题。
       对于纳米结构的质量，TDL光学曝光技术也很好地克服了掩模板上随机缺陷的影响，可以获得无缺陷的高品质纳米结构。一般地，掩模板图形上的缺陷不会对显影后获得的光刻胶结构产生影响，所以获得的光刻胶边缘粗糙度会好于光刻板本身。下图给出了四方排布、六方密排和一维光栅结构的结果照片。从图中可以看到，光刻胶结构的边缘光滑，而且无论是光栅还是点阵排布的结构都没有残损和缺陷。

纳米圆孔和光栅结构的SEM照片

       综合上面的结果可以看到，TDL光学曝光技术可以实现大面积纳米结构的低成本、高效率制备，而且制备的周期纳米结构具有优于原光刻板图形分辨率的高品质。目前，该技术可以获得的最小结构为TDL光学曝光所采用的光源光波长的一半，因此当采用更短波长的光源还能进一步地获得分辨率的提高。