[发明专利]一种高透过率光子筛

说明书

技术领域

本发明属于衍射光学元器件领域领域，尤其涉及一种高透过率光子筛。

背景技术

传统的光学透镜由玻璃制成，玻璃透镜的聚焦和成像是通过折射入射光实现的，所以成为折射透镜。另外有种透镜，是一种衍射光学聚焦元件，通过选择过滤入射光的波前，让过滤后的光波在空间衍射，形成聚焦，因此被成为衍射透镜，由于是根据菲涅耳衍射定理制作的，所以又称为菲涅耳波带片。

菲涅尔波带片的分辨率取决于它的最外环宽度，但是，该尺寸受到加工工艺的限制，所以菲涅耳波带片的分辨率难以进一步提高。有鉴于此，在2000年，有人提出了一种叫做光子筛衍射光学器件。

光子筛是基于菲涅尔波带片的一种新型的衍射光学器件，它将菲涅耳波带片上亮环对应的区域用大量随机分布的透光小孔来代替，小孔的直径为相应波带片环带宽度的1.5倍。因此，可以放宽对加工工艺的要求，进而制作更大口径的光子筛，提高了数值孔径，从而提高成像的分辨率。此外，这些位置随机分布的透光小孔使得衍射光之间相互干涉，从而能够有效的抑制旁瓣效应和高级衍射，提高了分辨率，得到更为锐利的焦斑。而且，光子筛的重量比相同参数的菲涅尔波带片更轻，因而在极紫外光刻领域有着更加广阔的前景。

但是，在利用现有光子筛进行光刻时，光子筛的透过率较低，聚焦光斑处的光强也就较低，光刻效果较差，如果采用较强的光进行光刻，则对于光源的要求比较高，所以如何在工作光的光强一定的时候提高聚焦光斑处的光强成了现在亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种高透过率光子筛，以解决在利用光子筛进行的光刻时，工作光的光强一定，在聚焦光斑处的光强较低，光刻效果较差的问题。

该光子筛包括：

不透光金属薄膜，所述金属薄膜上设置有多组不同边长的透光方形微孔，每组方形微孔间隔分布在同一圆环上，各组方形微孔所在的圆环为一系列半径不同的同心圆，第m个圆环的半径r_m和环带宽度w_m满足关系式：

r_m²＝2mfλ+m²λ²，w_m＝r_m-r_m-1，m＝1、2、3...

所述λ是入射光波长，所述f是光子筛焦距；

并且分布在第m个圆环的方形微孔的边长a_m满足关系式：

a_m＝0.5w_m～2.0w_m。

优选的，所述方形微孔的对角线与其所在环带的切线平行或垂直。

优选的，所述方形微孔的边长为

优选的，所述不透光金属薄膜厚度为1.5λ～2.0λ，且大于80nm。

优选的，所述不透光金属薄膜的制作材料为金。

优选的，所述不透光金属薄膜的制作材料为银。

优选的，所述入射光波长λ小于190nm时，所述光子筛还包括透光衬底，所述金属薄膜镀在所述透光衬底表面上。

优选的，所述透光衬底的材料为透光材料。

优选的，所述透光材料为有机玻璃。

优选的，所述透光材料为石英玻璃。

由上述方案可以看出，本发明所提供的高透过率光子筛选用边长为a_m＝0.5w_m～2.0w_m的方形微孔代替圆形微孔，因为聚焦光斑尺寸相同时，方孔光子筛比普通圆孔光子筛的面积要大，所以在工作光的光强一定，形成相同的聚焦光斑的时候，方孔光子筛可以透过更多的光，提高光的透过率，从而进而提高了聚焦光斑处光的强度，提升了光刻的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种高透过率光子筛的示意图；

图2为本发明聚焦光路实验示意图；

图3为本发明聚焦光路实验结果分析图；

图4为本发明普通圆孔光子筛(PS)和方孔光子筛(SPS)的直径(或边长)D-GDSII数据量曲线图；

图5为本发明所提供的高透过率光子筛不同的方孔取向图。

具体实施方式