镀铬基片全息光栅光刻胶掩模槽形参量光谱检测方法

为了检测全息光栅掩模槽形,运用严格耦合波理论(RCWT)分析镀铬基片光栅光刻胶掩模反射0级衍射效率光谱曲线与槽形参量的关系。测量了400~700 nm波长范围内60°入射角条件下的镀铬基片全息光栅光刻胶掩模反射0级衍射效率光谱曲线。将实验曲线与不同槽形参数对应理论曲线相减、求标准差进行匹配,标准差最小者为匹配结果,从而找到被测掩模的槽深和占宽比(光栅齿宽占光栅周期的百分比)。结果表明,该方法图形匹配速度快,误差容限大,匹配结果与电镜结果相符。对于要求同时检测矩形或接近矩形槽形的全息光刻胶光栅掩模的槽深和占宽比,该方法完全适用。     

利用严格耦合波方法研究多层介质膜光栅掩膜特性

从理论和实验上研究了多层介质膜光栅掩膜特性，用严格耦合波（RCW）法对由光栅掩膜槽形和多层膜介质基底引起的衍射效率的变化进行了理论分析，计算得出不同形貌下的光栅掩膜的反射0级光谱衍射效率分布。在实验检测方法上，采用了0级反射光衍射效率分布来进行槽形判断，并将实验结果和理论计算进行了对比。结果证明使用该方法研究光栅掩膜形貌在一定程度上是有效的。     

干涉条纹相位变化对平面全息光栅曝光的影响

为更好地评价平面全息光栅曝光系统的性能,了解干涉条纹相位变化对光栅制作的影响,基于曝光量表达式,结合光栅掩模槽形二元模型,采用理论分析和数值计算的方法,分析了条纹相位变化对曝光对比度、光栅掩模槽形和曝光量相位的影响。各种形式的干涉条纹低频漂移均会降低曝光对比度,导致掩模槽形的可控性下降,其影响具有一致性;为保证曝光对比度达到0.95,低频漂移均方根值应控制在0.05个条纹周期以内;小幅值高频振动对光栅曝光的影响可以忽略;低频漂移造成的曝光量相位误差不影响光栅的衍射特性。结果表明,为获取合格的光栅掩模,应控制光刻胶非线性和曝光量的匹配关系,并将干涉条纹低频漂移均方根值控制在1/20条纹周期以内。可将其作为评价全息光栅曝光系统稳定性的重要指标。     

啁啾光纤光栅相位掩模槽形控制新方法研究

在啁啾光纤光栅相位掩模的制作中,针对光刻胶光栅槽形要求比较高的问题,提出离子束刻蚀和反应离子束刻蚀相结合的方法,来实现对相位掩模槽形占宽比的控制.运用高级线段运动算法模拟分析刻蚀中的图形演化,用Ar离子束刻蚀对光刻胶光栅掩模形貌进行修正,然后采用CHF3反应离子束刻蚀,实验和模拟均表明,Ar离子束刻蚀能很好的改善掩模与基片交界处的基片侧壁形貌,使得在CHF3反应离子束刻蚀下能得到较小的占宽比.对槽形控制提供了有意义的实验手段.     

线性啁啾相位掩模的研制

利用严格耦合波理论分析了线性啁啾相位掩模的衍射特性,得到只有当相位掩模的占宽比在0.37～0.50之间,槽形深度在242～270 nm之间时,才能保证零级衍射效率小于2%.同时正负一级的衍射效率大于35%.在此基础上,利用全息一离子束刻蚀和反应离子柬刻蚀相结合的新方法,制作了中心周期为1000 nm,啁啾率1 nm/mm,有效面积为100 mmX10 mm的线性啁啾相位掩模.发现先用短时间Ar离子束刻蚀对光刻胶光栅掩模槽形进行修正,然后采用CHF3反应离子束刻蚀,能得到更合适的占宽比,从而确定了刻蚀新工艺.实验测量表明其零级衍射效率小于2%,正负一级衍射效率大于35%,最大非线性系数为1.6%.理论分析表明该相位掩模能够满足制作线性啁啾光纤光栅的需要.     

非对称全息方法制作闪耀光栅的模拟与分析

为了实现全息方法制作闪耀光栅,在对称全息光栅制作方法的墓础上,设计了一种非对称光路进行曝光。模拟了特定显影条件下光栅槽形及其衍射效率光谱。并与理想三角形闪耀光栅比较。结果表明：模拟槽形具备闪耀光栅槽形特征,其正一级衍射效率谱线与相应闪耀光栅非常接近。     

计算层析成像光谱仪中二元光学元件的研究

报道了用二元光学技术制作的二维位相型衍射光栅作为计算层析成像光谱仪中的光谱元件.对该光谱元件衍射阵列的强度分布、衍射效率以及各衍射级效率对波长的响应曲线进行了实验检测.结果表明,实验与理论相一致.     

基于光刻胶热熔法的全息光栅表面粗糙度平滑处理

根据表面热动力学原理提出了一种成本低廉、制作周期短、易于实现的光刻胶热熔法,阐述了光刻胶热熔法的基本原理,探讨了光刻胶热熔对光刻胶光栅表面刻槽形状的影响。实验中,分别对经过和未经过热熔处理的光刻胶光栅做了离子束刻蚀。结果表明,利用表面张力作用可使熔融状态下的光刻胶光栅刻槽表面变得平滑,粗糙度降低,并且成功地在K9玻璃基底上得到了槽形较好的全息光栅。     

应用等效规则优化法设计光通信光栅

基于光栅电磁场理论,应用光栅等效规则计算光栅槽形初始值、结合衍射效率等高线法优化设计光栅槽形,给出了具有几何对称中心的任意槽形光栅.以全息工艺上易于制作的正弦、矩形和两种梯形典型槽形光栅为例进行优化设计,结果表明,正弦槽形光栅C波段TM波衍射效率理论峰值为95%,测量值为92%.较互易定理优化方法,等效规则优化法拓宽了光通信光栅的制作方法、降低了制作难度,为全息方法制作光通信光栅提供了理论依据.     

衍射干涉光刻研究

光刻就是将掩模版上的图形转移到基底的过程,广泛应用于微电子、微机械领域。衍射现象是光刻工艺无法避免的问题,当掩模图形尺寸接近光源波长时,就会产生衍射干涉现象。利用这一现象,可以产生小于掩模图形尺寸的图形。采用严格耦合波分析算法对光刻过程中的衍射干涉做了仿真分析;并用karl suss MA6光刻机实现了基于掩模的干涉光刻实验,通过增加滤光片得到相干光源,增强光刻过程的衍射,形成衍射干涉,掩模版透光区域和部分不透光区域下方的光刻胶得到曝光,利用微米尺度的光栅图形,在光刻胶上产生亚微米的光栅;最后利用干法刻蚀工艺,在硅基底上加工出亚微米尺度光栅。     

全息光栅掩模制备中的光刻胶薄膜特性控制研究

本文对全息光栅掩模制备中光刻胶薄膜的应力与厚度均匀性问题进行了研究。应用干涉法及Stoney公式计算的分析结果,对SiO2基底上光刻胶薄膜的应力进行了研究。对膜厚的均匀性采用干涉显微镜在同一样品,不同直径上多点测量的方法,初步得出光刻胶薄膜膜厚均匀性的分布规律。分组变换加速度,转速,匀胶时间等参数,并对结果进行比较,发现在匀胶转速相同的前提下,光刻胶薄膜应力值随加速度的降低面减小,光刻胶薄膜的均匀性随加速度的增加而变好。在3000rpm至4000rpm的低转速时,光刻胶薄膜样品的膜厚均匀性好。出此,在全息光栅匀胶工艺中,要选择适当的转速的加速度,以得到应力较小和均匀性较好的光刻胶薄膜。与此同时,薄膜膜厚均匀性呈现出中间薄,边缘较厚的规律。     

Optically pumped epitaxial GaAs waveguide lasers with distributed Bragg reflectors

Fabrication and characteristics of epitaxial waveguide lasers with distributed Bragg reflectors are described. GaAs-(GaAl)As double-layered structures were grown by conventional liquid-phase-epitaxy (LPE) technique. Periodic corrugations were made by chemical etching through a photoresist grating mask. Laser action with clearly defined logitudinal modes was observed under optical pumping at liquid-nitrogen temperature.     

ICP刻蚀对光刻胶掩模及刻蚀图形侧壁的影响

采用AZ1500光刻胶作为掩模对GaAs和InP进行ICP刻蚀,研究了刻蚀参数对光刻胶掩模及刻蚀图形侧壁的影响。结果表明,光刻胶的碳化变性与等离子体的轰击相关,压强、ICP功率和RF功率的增加以及Cl2比例的减小都会加速光刻胶的碳化变性,Cl2/Ar比Cl2/BCl3更易使光刻胶发生变性。对于GaAs样品刻蚀,刻蚀气体中Cl2含量越高,刻蚀图形侧壁的横向刻蚀越严重。Cl2/BCl3对GaAs的刻蚀速率比Cl2/Ar慢,但刻蚀后样品的表面粗糙度比Cl2/Ar小。刻蚀InP时的刻蚀速率比GaAs样品慢,且存在图形侧壁倾斜现象。该工作有助于推动在器件制备工艺中以光刻胶作为掩模进行ICP刻蚀,从而提高器件制备效率。     

New chemical etching solution for InP and GaInAsP gratings

A new chemical etching solution of bromine-water system, which is suitable for transforming the fine resist grating mask pattern onto InP and GaInAsP surfaces, is reported. The Br2:H2O:H3PO4 (or HCl) solution does not dissolve AZ 1350 photoresist and exhibits both moderate etching rate and a pit-free etched surface.     

GaAs(100)面光栅皱折的形成

使用光致抗蚀剂的全息干涉曝光、显影方法在GaAs(100)面衬底上形成光致抗蚀剂光栅图形.采用选择化学腐蚀将光致抗蚀剂光栅浮雕图形转换到GaAs(100)面衬底上.已成功地在GaAs(100)面衬底上制作了周期为0.33微米的光栅皱折.在GaAs(100)面上的光栅皱折具有良好的V-形沟槽轮廓.     

HgCdTe干法刻蚀的掩模技术研究

文章报道了HgCdTe微台面列阵ICP干法刻蚀掩模技术研究的初步结果。首先采用常规光刻胶作为HgCdTe材料的ICP干法刻蚀掩模。扫描电镜结果发现，由于刻蚀的选择比低，所以掩模图形退缩严重，刻蚀端面的平整度差，台面侧壁垂直度低。因此采用磁控溅射生长的SiO2掩模进行了相同的HgCdTe干法刻蚀。结果发现，SiO2掩模具有更高的选择比和更好的刻蚀端面。但是深入的测试表明，介质掩模的生长对HgCdTe表面造成了电学损伤。最后通过优化生长条件，获得了无损伤的磁控溅射生长SiO2掩模技术。