离子束旋转刻蚀工艺误差对均匀照明的影响

介绍一种离子束旋转刻蚀工艺,该工艺可用于制作真正意义上连续位相分布的衍射光学元件。对工艺系统中离子束不均匀度和基片与掩模板中心对准误差对器件性能的影响作了模拟计算,并根据对误差的模拟分析提出了工艺改进方案。     

连续面形微光学元件的深刻蚀工艺

利用电感耦合等离子(ICP)刻蚀技术,在石英上刻蚀深连续面形微光学元件。分析了影响 深刻蚀工艺的烘焙条件、气体组分、自偏压和刻蚀温度等主要工艺参数,并对影响深刻蚀稳定性、均匀性、刻蚀污染与损伤等因素进行了探讨。通过实验,在石英上制作出深达55微米的浮雕微柱透镜,其面形峰值误差小于3%。     

电化学刻蚀参数对高阻厚壁宏孔硅阵列表面形貌的影响

采用光电化学刻蚀方法,在电阻率为4～5 kΩ·cm的n-型[100]单晶硅片上制备了厚壁有序宏孔硅阵列。通过对比有限元法模拟诱导坑周围的电场分布,研究了刻蚀参数(电解液、光照、电压)对阵列表面形貌的影响。在刻蚀成孔的过程中,诱导坑对孔的限制受电场分布和实验条件的共同影响,出现刻蚀偏离的现象。模拟结果显示,诱导坑上的电场强度沿着单晶硅的[100]和[110]晶向的分布。这种分布的结果是,随着光照强度的提高和刻蚀溶液表面自由能的降低刻蚀由原光刻图形的(110)面向(100)面偏离。提高刻蚀电压可抑制刻蚀偏离,有利于诱导坑快速刻蚀成孔,从而形成规整的厚壁宏孔硅阵列。     

接近式光刻图形失真的部分相干光理论分析

光刻过程中由于光的衍射效应产生的非线性畸变对光刻面形质量具有严重影响,是造成光刻微结构图形失真的主要原因之一,为此,研究了接近式紫外光刻中部分相干光的传播过程,建立了相应的光刻理论模型,对光刻成像中的误差产生机理进行分析．该模型综合考虑光源和照明系统对掩模微结构附近光场相干性的影响,将光刻模拟分为3部分．首先根据VanCittert-Zernike定理确定了光源经扩束准直系统传播到蝇眼透镜入射面时光场上任2点的互强度．然后应用部分相干光的传播理论,由Hopkins公式得到部分相干光经蝇眼透镜传播到掩模平面后其上任一点对的复相干度的分布规律．最后根据互强度传播定律,分析从掩模面到光刻胶表面的衍射效应,得到光刻胶表面的光强分布及变化规律,并且通过误差的仿真分析模拟得到光刻胶图形轮廓．结果表明,理论模拟结果与实验较为吻合．该方法能准确地得到衍射光场的分布,进行光刻误差分析,从而能较好地发现曝光图形缺陷．     

工件台移动直线性对掩模移动曝光的影响

针对工件台制造和装配过程中产生的移动直线性误差,建立了掩模沿曲线移动时曝光量与曲线和移动距离之间关系的数学模型.通过对实测工件台移动直线性误差规律的分析,确定了近似的移动曲线函数.利用MATLAB进行数值模拟的方法,分别模拟了沿理想直线移动、不同幅值和不同移动距离的曲线移动时,所获得元件的面形,并分析了面形误差的影响因素和"竹节"误差产生的原因.最后得出结论:通过控制移动距离为一倍的掩模图形重复周期,并减小工件台移动直线性误差,对控制元件的面形精度和"竹节"误差最为有利.     

Thue-Morse 光子晶体的格点形状对衍射特性的影响

根据傅里叶光学原理,研究了二维Thue-Morse准周期光子晶体结构的格点形状对其远场衍射特性的影响.通过对二维Thue-Morse准周期光子晶体远场衍射图案的分析表明,格点形状对低阶结构的衍射光场有明显影响,但不改变高阶结构的衍射光场分布,仅衍射精细结构的光强度有细微差别.为了证实数值模拟的结果,采用电子束刻蚀技术在...     

干涉仪标准面非旋转对称误差的消除

提出了一种测量干涉仪参考镜非旋转对称面形误差的方法.测量波面用36项Zernike多项式来表示,利用Zernike多项式形式的旋转不变性,求解出参考面非旋转对称误差的Zernike多项式系数.测得了Zygo干涉仪参考镜不同装夹应力下的非旋转对称面形误差分布.比对了该方法和N次相对旋转测量法对同一参考面的测量结果,符合较好.分析了测量误差.该方法仅需两次测量,可有效消除干涉仪标准面低频非旋转对称面形误差.     

磁控溅射靶材刻蚀特性的模拟研究

靶材刻蚀特性是研究磁控溅射靶材利用率、薄膜生长速度和薄膜质量的关键因素.本文用有限元 分析软件ANSYS模拟了磁控溅射放电空间的磁场分布,用粒子模拟软件OOPIC Pro(object oriented particle in cell)模拟了放电过程,最后用SRIM(stopping and range of ions in matter)模拟了靶材的溅射特性,得到了靶材的刻蚀形貌和刻蚀速度,并讨论了不同工作气压和不同阴极电压对靶材刻蚀的影响.模拟结果表明:靶材刻蚀形貌与磁场分布有关,磁通密度越强,对应的靶材位置刻蚀越深;靶材的刻蚀速度随阴极电压的增大而增大,而当工作气压增大时,靶材的刻蚀速度先增大后趋向平衡,当工作气压超过一定的值时,刻蚀速度随气压的增大开始减小.模拟结果与实验观测进行了比较,二者符合较好.     

基于工件面形精度的超精密机床误差建模与分析

在影响超精密加工工件面形精度的诸多因素中,机床的空间几何误差与运动误差往往占主要作用.在本单位一台新型超精密加工试验台的加工试验中,出现了较大的面形误差.为了辨识影响工件面形精度的主要误差,首先将机器人运动学理论与多体系统运动学理论相结合,建立新型超精密加工试验台的实际运动模型;其次,定量分析各个误差,如对刀误差、两轴不平行度误差和摆动中心定位误差等对工件面形精度的影响,得到工件面形精度(波峰-波谷值)随不同误差的变化规律;最后进行加工试验,并用PG I1240轮廓仪检测工件面形,将实际加工工件的检测结果与各个误差的分析结果进行相关性分析.通过上述分析,确定试验台两轴不平行是影响工件面形精度的主要误差因素.     

连续位相板数控化学抛光制造技术研究

将化学抛光工艺用于大口径连续位相板(CPP)的制造中,介绍了作为加工基础的Marangoni效应和化学抛光去除函数.在此基础上,结合CPP元件的面形特征,设计了小口径化学磨头.通过工艺实验讨论了刻蚀溶液中不同浓度NH4F添加量对刻蚀速率的影响,实验结果表明,NH4F添加量为10%～13%时可以获得最高的刻蚀速率.通过实验测算了温度波动在±1℃时,刻蚀速率的相对误差为7.8%.根据相关工艺参数设计了工艺流程,并针对不同面形特征的CPP元件进行了实际的加工,得到了与设计结果相符合的制造结果.     

石英和BK7玻璃的离子束刻蚀特性研究

石英和BK7玻璃是常用的光学材料和微系统材料.用Ar作为工作气体对石英和BK7玻璃及其掩模材料AZ1350的离子束刻蚀特性进行了研究,分析了离子能量、离子束流密度和离子束入射角等几种因素对刻蚀速率和选择比的影响,结合相关理论得到了相应的刻蚀速率拟合方程.AFM测量结果表明刻蚀工艺对材料的低损伤.由于与光刻胶的刻蚀选择比较低,随着石英和BK7玻璃刻蚀深度的增加,图形转移精度下降.因此提高刻蚀选择比是获得高分辨率图形的前提.     

Fabrication and characterization of diffractive optical elements in InP for monolithic integration with surface-emitting components

We report on the fabrication and subsequent characterization of binary diffractive optical elements (DOE's) in InP for operation at 1.3 mum. Fresnel lenses of different focal lengths and a DOE that splits and focuses an incident beam into a 1 x 4 array of spots (optical fan-out) were fabricated. We realized the surface reliefs by patterning resist, using electron-beam lithography and etching with a chemically assisted ion beam, which produced well-defined patterns with smooth sidewalls and little if no surface roughness. The measured efficiency for the lenses was 36%. For the fan-out element the efficiency and the uniformity error were 26% and 30%, respectively. Spot sizes as small as 16 mum were measured.     

干法刻蚀制作场发射阴极阵列

利用离子束刻蚀(IBE)和反应离子刻蚀(RIE)等干法刻蚀方法来制造带栅极的场发射阴极阵列。本文描述了其制作的流程工艺,并对制作中的一些关键问题和技术进行了讨论。采用SF6作为反应气体的RIE用来制作硅尖,而用CF4 H2为反应气体的RIE用来清除SiO2,离子束刻蚀用来形成栅极。采用干法刻蚀,可以制造出栅极开口小的场发射阴极阵列。     

聚焦离子束(FIB)刻蚀在光电子器件方面的应用

聚焦离子束无掩模微细加工技术逐渐引起人们的兴趣，它包括聚焦离子束无掩模刻蚀、注入、往积、光刻等。聚焦离子束刻蚀能在半导体激光器材料上加工得到具有光学精度的表面。首先论述聚焦离子束刻蚀的特点，然后概括说明目前它在光电子器件方面的若干应用。     

一种FIB刻蚀结合KOH腐蚀的制造纳米梁的新方法

常规的通过干法刻蚀制作纳米梁的方法会不可避免地在梁上引入晶格损伤层。本文提出一种制造无晶格损伤层纳米梁的新工艺方法。在常规光刻后,辅助利用FIB(聚焦离子束)刻蚀修改硅梁中部上方的SiO2掩模。根据单晶硅的材料和工艺特点,通过KOH各向异性腐蚀,硅梁两侧壁与硅片表面垂直,并自停止为(111)面。自停止面自校正地沿112晶向自硅梁中部向两端扩展,直至硅梁成型。经过冷冻干燥,最终在(110)SOI硅片上制得了宽度为112nm的单晶硅纳米梁。自校正的腐蚀方式提升了工艺稳定性,并且由于结合利用了湿法腐蚀和FIB技术,此工艺方法具有无晶格损伤层、工艺重复性好、加工精度高等优点。     

软膜紫外光固化纳米压印中Amonil光刻胶的刻蚀参数优化(英文)

报道了反应离子刻蚀转移图形过程中对Amonil光刻胶的刻蚀参数优化的结果.利用软膜紫外光固化纳米压印技术,首先制备了线宽/间距均为200 nm的纳米光栅结构.然后采用反应离子刻蚀的方法去除残留的Amonil光刻胶.研究了不同的气体组成、射频功率、压强和气体流量对刻蚀形貌、表面粗糙度以及刻蚀速度的影响.在优化的工艺条件下,获得了理想的具有垂直侧壁形貌和较小表面粗糙度的纳米光栅阵列.结果表明,选择优化的刻蚀工艺参数,既能有效地改善图形转移的性能,同时也能提高所制备结构的光学应用特性.     

深蚀刻玻璃光波导光栅的研究

采用全息法制备了光刻胶光栅，并用该光栅掩膜离子蚀刻，刻得槽深为１．６μｍ的玻璃光栅，再采用Ｋ＾＋／Ｎａ＾＋交换法制备玻璃光波导光栅，用６３３ｎｍ波长激光由一端棱镜耦合输入，经过光栅，由另一端面输出，在实验中观察到多级布拉格衍射，一级布拉格衍射效率最高达９０％。     

光刻胶灰化用于全息离子束刻蚀光栅制作

针对全息离子束刻蚀衍射光栅制作中,光刻胶光栅浮雕图形的制作是至关重要和困难的,引入O2反应离子刻蚀对光刻胶光栅进行灰化处理,给出光刻胶灰化技术在全息离子束刻蚀衍射光栅制作闪耀光栅、浅槽矩形位相光栅、自支撑透射光栅中的具体应用。实验结果表明,这一新工艺的突出优点是降低了苛刻的全息曝光、显影要求,使得光栅线条光滑、线空比和槽深可控。