采用梯形棱镜波前分割的激光干涉光刻技术

光学光刻技术在微细加工和集成电路(IC)制造中一直是主流技术。随着IC集成度的提高,要求越来越高的光刻分辨力,但光学光刻的分辨极限受光刻物镜数值孔径(NA)和曝光波长(λ)的限制。激光干涉光刻技术具有高分辨、大视场、无畸变、长焦深等特点,其分辨极限为λ/4,在微细加工、大屏幕显示器、微电子和光电子器件、亚波长光栅、光子晶体和纳米图形制造等领域有广阔的应用前景。阐述了激光干涉光刻技术的基本原理。提出了一种采用梯形棱镜作为波前分割元件的激光干涉光刻方法。建立了相应的曝光系统,该系统可用于双光束、三光束、四光束和五光束等多光束和多曝光干涉光刻。给出了具有点尺寸约220nm的周期图形阵列的实验结果。     

基于SLM 的三维图像激光光刻系统的研制

文中提出采用空间光调制器进行子图输入、用激光干涉成像光学头产生干涉条纹的方 法来实现3D 图像或光学可变图像的制作,研制了大幅面3D 图像激光光刻系统,光变图像分辨率可达5080dpi ,平均运行效率达8000dot s/ s(1270pdpi) 以上。给出了实验结果。     

基于SLM 的三维图像激光光刻系统的研制

文中提出采用空间光调制器进行子图输入、用激光干涉成像光学头产生干涉条纹的方法来实现3D图像或光学可变图像的制作，研制了大幅面3D图像激光光刻系统，光变图像分辨率可达5080dpi，平均运行效率达8000dots／s(1270pdpi)以上。给出了实验结果。     

双液体层消色差氩氟浸没干涉光刻性能分析

氩氟(ArF)浸没干涉光刻系统可产生高分辨周期图形,是研究高数值孔径ArF浸没光刻的有力工具。消色差ArF浸没干涉光刻系统能降低系统对曝光光源的相干性要求,实现高分辨率成像。提出了一种双液体层消色差浸没干涉光刻系统,由衍射理论和几何光学理论分析了系统的消色差原理和成像机制。对比传统的单液体层系统分析了其成像性能并分析其优点。结果表明,该系统的成像焦深和可分辨像场宽度较大且不依赖于激光光源的带宽;系统性能对外界环境不敏感,成像稳定性得到改善;该系统以简单的对称结构解决了干涉光刻成像中ArF准分子激光光源相干性差的问题,并保证了系统成像性能的稳定。     

ArF准分子激光光刻的研究现状

193nmArF准分子激光光刻是21世纪提高超大规模集成电路(VLSI)集成度的一项关键技术,已成为高技术领域的研究热点。作者从193nm激光光刻的光学系统设计、光学材料、光源、光致抗蚀剂及器件应用等方面综述了深紫外激光光学光刻技术的近期发展及应用。     

激光光刻技术的研究与发展

光刻技术作为制备半导体器件的关键技术之一将制约着半导体行业的发展和半导体器件的性能。随着半导体工业的发展,集成电路的特征尺寸越来越小,光刻技术将面临新的挑战。分析了激光光刻技术,包括投影式光刻和激光无掩膜光刻技术的研究现状,着重介绍了极紫外光刻(EUVL)作为下一代光刻技术的发展前景和技术难点、激光无掩膜光刻技术的发展,特别是激光近场扫描光刻、激光干涉光刻、激光非线性光刻等新技术的最新进展及其在高分辨率纳米加工领域的应用前景。     

无掩模激光干涉光刻技术研究

介绍了一种不用掩模的光刻技术———激光干涉光刻技术的基本原理,给出了干涉光刻技术的主要特点及一些可能的应用,并对实验系统和初步实验结果进行了分析。研究表明,激光干涉光刻具有大视场和分辨率高和视场宽等优点。     

薄膜表面直接四光束激光干涉制备复眼的研究

基于四光束激光干涉光刻技术,在薄膜表面实现 了四光束激光直接干涉光刻制备微纳复眼结 构,为激光干涉 光刻研究提供了一个新的应用方向。对于多层复合薄膜,激光干涉光刻的效果与薄膜的透光 率相关, 即在一定范围内,透光率影响光刻结构的形成。在保持四光束激光干涉光刻系统波长和 入射角度不变 的条件下,通过改变能量得到不同尺寸的周期性孔阵结构,与复眼结构一致,发现透光率分 别为5%、30%和75%的薄膜在20～30mJ曝光时均可形成清晰的周期复眼 结构,且在25mJ时最为明显。在700～1200nm 波段使用反射率测试系统对光刻前后透光 率为5%、30%和75%的薄膜进行了反射率测试,测试结果表明经光刻后形成的结构反射率普遍 降低,可以在薄膜表面实现减反特性。     

波面数字干涉仪检测技术及其在光刻镜头生产中应用

移相式波面数字干涉仪是国际上八十年代出现的一种最先进的光学检测设备，它采用计算机图象处理技术对干涉图形进行实时动态采样处理，从而实现了光学面形的定量测量和形象化图形显示。本文介绍了我所用ＱＧＹ—１型激光球面干涉仪改造成的移相式激光波面数字干涉仪，在光刻镜头生产中的应用。     

采用DMD并行输入的激光干涉直写方法

基于HoloMaker-Ⅳ激光干涉直写系统的数字微反射镜(digital micro-mirror device, DMD)并行输入光刻方式,提出了根据图形特性的智能边界处理,实现了超高分辨率图像的高效激光直写干涉光刻.通过DMD输入图形与系统干涉控制参数相互匹配处理的方式对256色位图进行了图形格式转换,从而支持2D/3D,3D光变图像以及各种微图形文字的处理.为高效率制作高品质光变图像提供了新方法.实验表明:在2400DPI分辨率下,该方法比传统逐点光刻法的运行效率提高90倍.给出了高质量的实验结果.     

激光光刻大面积扫描投影成像光学系统测试及评价

基于351nm XeF激光大面积投影成像光刻系统,通过对其光学系统包括光学照明系统和折叠投影系统进行光学性能测试。由激光经过柱面透镜、微透镜阵列均束器以及投影折叠物镜之后产生的能量及光束质量变化,将准分子激光光束均匀性评价指标部分运用到光学系统的评价之中,得到光学系统在不同关键位置的能量分布曲线以及平顶因子关系图,表明微透镜阵列均束器虽保证了整个光学系统各处光斑的均匀性,但衍射却造成了能量利用率的降低。同时,通过对印制电路板(PCB)和玻璃(ITO)进行曝光和显影实验,表明该双远心共焦投影光学系统,只要控制使均匀输出的能量符合曝光剂量,就能够满足分辨率的要求。     

低空高分辨率激光雷达光学系统设计

针对“低慢小”目标光学成像识别能力差、复杂背景下信噪比低等问题，设计了一款低空高空间分辨率激光雷达光学系统。发射光学系统扫描器件采用MEMS反射镜，设计了专用扩束光学系统保证不同扫描角度发射激光的光束质量；接收光学系统采用物镜、数字微反射镜器件结合偏振器件，可同时实现激光回波接收与可见光成像，相较于采用单点探测器接收的激光接收系统，具有背景噪声低的优势。给出了光学系统的性能参数，利用光学设计软件设计了光学系统，该系统空间分辨率为0.5 mrad/pixel，扫描点阵列规模为200×200。模拟结果表明设计方法可行，计算其在大气中的探测距离可达到1000 m，背景噪声相较于单点探测器接收系统可降低约22162倍。     

基于光学对准的光刻机投影物镜密集线焦深原位检测技术

提出了一种检测光刻机投影物镜密集线焦深(DOF)的新技术。该技术将具有精细结构的测量标记曝光在硅片上,硅片显影后,由光学对准系统获取曝光在硅片上的测量标记图形的对准位置信息,根据对准位置信息计算得到视场中各点的焦深。与传统的FEM焦深测试技术相比,该技术具有测量精度高、速度快、成本低、操作简单等优点,在光刻工艺参数优化及光刻设备性能评价等方面有很好的应用前景。     

宽视场有增益光学系统设计

从激光探测告警光学系统的视场和光学增益出发,分析了浸没透镜的光学增益和像差特性。针对激光告警设备设计了宽视场有增益光学系统:视场角30°,光学增益可达20倍以上,结构简单,对降低激光辐射源功率、增强探测距离有一定的意义,经分析该方案可行。     

基于ZigBee远程控制的激光光源系统

针对激光在生物神经科学研究中的应用,设计出了一种可遥控的脉冲激光器。这里介绍了以ZigBee为通信模块的脉冲源,具有集成度高、便携性强、体积小、成本低、工作稳定等优点。采用单片机为控制中心,利用相应的C语言程序,实现了电流脉冲宽度和脉冲频率的调节。该脉冲源用于驱动全固态半导体激光器,实现了距离为300米的遥控可调节脉冲,并由FC/PC光纤耦合输出。同时加入了恒温控制,保证了激光器的输出功率的稳定性,有效地延长了其使用寿命。该器件依托ZigBee自有的自组网技术,有着很好的应用前景。     

大芯径移动光纤式光开关

激光点火装置是低电压启动设备,为了保障激光意外输出时的安全性,需要光开关作为激光点火系统的保险与解除保险装置。为此介绍一种适用于较高功率激光点火装置中的光开关。该光开关采用了移动光纤式结构,适用于较大芯径光纤。具有较低的插入损耗。     

A laser beam shaper for homogeneous rectangular illumination based on freeform micro lens array

An effective design method of freeform micro lens array is presented for shaping varied laser beams into prescribed rectangular illumination. The variable separation mapping is applied to design concave freeform surfaces for constructing a freeform lens array. Several dedicated examples show that the designed freeform optical lens array can achieve a prescribed rectangular illumination pattern, especially without considering the initial states of incident laser beams. Both high collection efficiency and good spatial uniformity can be available simultaneously. Tolerance analysis is also performed to demonstrate that this optical device can well avoid fabricating difficulty in actual applications.     

Integrated Electro-Absorption Modulation DFB Laser Based Optical True Time-Delay Feeder for X-Band Phased Array Antennas

A 4-bit optical true-time-delay feeder incorporating an integrated electro-absorption modulation distributed feedback (DFB) laser for X-band phased array antennas is demonstrated. The integrated electro-absorption modulation DFB laser is an attractive device that provides a very compact, low-cost solution for optical true-time-delay systems. The variable delay line is constructed by cascaded magneto-optic switches, which have fast switching speed. The integrated electro-absorption modulation DFB laser system shows high signal-to-noise ratio up to 58dB, and the transmission performance of the system is relatively good and accredited.     

一种基于快速自动聚焦的相变光刻系统

为了获得亚衍射级别的光刻图形,设计了一种光、机、电一体化的相变光刻系统。利用脉冲延迟技术产生了分辨率为1ns、脉宽可调的数字信号,对激光器进行驱动以获得相应脉宽的激光脉冲,然后通过LabVIEW软件和单片机,使系统各部件与计算机之间进行通信,以实现系统的全自动光刻过程。以Ge2Sb2Te5薄膜为基材料,利用其光学性质提出了一种针对相变材料的快速自动聚焦方法,并最终在该相变光刻系统上成功地得到了线宽为0.69m的Ge2Sb2Te5晶化图形,该尺寸远小于激光聚焦光斑。结果表明,该方法具有精度高、易操作、实现成本低等优点,这对简易相变光刻系统的设计具有很好的指导意义。     

InAs/InP Quantum-Dash Lasers and Amplifiers

InAs quantum-dash structures fabricated by self-assembly growth techniques and based on compound semiconductors lattice matched to InP substrates were used to realize long wavelength lasers and amplifiers for telecom applications. With this new type of laser material special properties of low-dimensional electronic systems can be utilized for device applications, which allow to realize new device features not possible by conventional device designs. In this paper a brief overview is given about application oriented material and device research on this wire/dot-like material system by highlighting laser and high-speed optical amplifiers. Broadband laser material with a gain bandwidth of more than 300 nm could be obtained to cover the extended telecommunication wavelength range between 1.4 and 1.65 . High-speed optical amplifiers could be realized by using this quantum-dash laser material with unique device performance, like multiwavelength amplification without any cross-talk at data rates of 10 Gbit/s and pattern-free and noise reduced signal amplification at saturation condition demonstrated up to 40 Gbit/s.