Laser lithography – exposure of structure and modelling of Gaussian beam.

Abstract

Various types of micro-structures can be prepared using direct writing laser lithography. The majority of these structures are optical diffractive components, which are in high demand. However, implementation of the desired structure size and shape may be problematic due to the different non-linear responses of different types of photoresists to the exposure dose. Optimization of lithographic parameters and an understanding of photoresist chemistry is needed to solve these issues. To characterise the exposure process, the lithographic laser beam is approximated by the mathematical model of the Gaussian beam. Subsequently, the model is used to make a simulation of the real lithographic exposure with photoresist optical constants. By comparing the simulation with the measured data, the optical properties of the photoresist (such as beam divergence and absorption) can be described, and optimization of required parameters can be performed.

Různé typy mikrostruktur mohou být připraveny za použití laserové litografie s přímým zápisem. Většina těchto struktur jsou optické difrakční součástky, po kterých je velká poptávka. Realizace požadované velikosti a tvaru struktury může být však problematická z důvodu různé nelineární odezvy různých typů fotorezistů na expoziční dávku. Optimalizace litografických parametrů a pochopení chemie fotorezistu je klíčové k vyřešení těchto problémů. Pro charakterizaci expozičního procesu je litografický laserový svazek aproximován pomocí matematického modelu Gaussova svazku. Následně je tento model použit pro simulaci reálného litografického zápisu s optickými konstantami fotorezistu. Porovnáním simulace s naměřenými daty lze popsat optické vlastnosti fotorezistu (jako je divergence svazku a asborpce) a provést optimalizaci potřebných parametrů.