光蝕刻的尺度為什麼與光的波長相關而不是與光的振幅相關?

時間 2021-06-01 07:22:17

1樓:

首先,光是電磁波,不是機械波。光的振幅不是指空間上的振動,而是電場-磁場強度的交替變化。所以光的干涉發生與否和振幅並沒有關係,有關的是相位。

然後限制光刻解析度的是光的干涉和衍射效應。當光刻圖樣的尺寸與雷射波長接近的時候干涉效應就會非常明顯。

你的那個公式是來自於瑞利判據(但是上下寫反了……)在雙縫衍射中,當兩條主條紋之間的衍射條紋達到主條紋亮度的81%以上時,我們認為兩條主條紋連在一起,已經不能區分了。

瑞利給出的是角解析度公式:(這個推導太長了,自己去查書吧),含義是當你透過透鏡中觀察兩個物體,若透鏡和兩個物體之間的夾角小於,你將無法通過波長為的光線區分開距離為R的兩個物體。

光刻的時候我們關心的是R,所以調換一下形勢就有:

(單透鏡系統的公式,多透鏡系統可能更複雜一點)

其中k包含了光刻膠對解析度的影響;又可以寫成NA,也就是透鏡系統的數值孔徑。如果我們要提高光刻解析度(也就是減小R),一是可以提高折射率n,於是就有了浸沒式光刻,用高折射率的液體來取代空氣;二是加大,於是就有了比例縮小光刻;最後就是減小,使用更短波長的雷射。

這幾招再加上相移掩膜和double patterning等技術,使得我們能夠用193nm的雷射完成10nm工藝的光刻。

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