AZ9260光刻胶制作连续非球面微透镜阵列的研究

为解决研制深浮雕连续非球面微光学元件所面临的浮雕深度和面型控制这两大难点。选取吸收系数小的AZ9260正性光刻胶进行实验研究。提出了采用低温长时间前烘和连续升温后烘技术实现深浮雕结构和非球面面型的控制，并得到口径为300μm、抗蚀剂厚度为35．49μm、石英刻蚀深度为72．36μm双曲线柱面透镜的最佳光刻工艺参数。实验曲线与标准双曲线拟合所得最大误差为2．3637μm，均方根差为0．9779μm。     

评价任意面型微光学元件制作误差的方法

提出一种可用于评价任意面型微光学元件制作误差的方法.利用泽尼克多项式描述微光学元件面型,针对元件检测过程中的旋转对准偏差,给出泽尼克系数随旋转角度的变化关系;以设计面型和实测面型之间的均方根偏差(RMS)为加工误差的评价指标,根据其相对于旋转角度的依赖曲线,最小的RMS即是加工误差.数值模拟结果表明,该方法可以将旋转对准偏差矫正,从而有效地评价了制作误差.该方法可应用于任意面型微光学元件的研制.     

干湿结合法在CdZnTe衬底上制备折射型红外微透镜的研究

针对现有微透镜加工方法难以在红外探测器衬底材料CdZnTe上实现大孔径、深浮雕微透镜制备,提出了一种利用ICP-RIE干法刻蚀结合化学湿法腐蚀制备折射微透镜的方法,通过采用多次光刻套刻后分别对CdZnTe材料进行高刻蚀速率、低损伤的ICP-RIE刻蚀,制备出具有深浮雕结构的微透镜雏形,最后采用溴-乙醇溶液腐蚀成形,成功在CdZnTe衬底上制备了深度达60μm的连续深浮雕结构的微透镜线列,并对该微透镜的面形轮廓和光学性能进行了测试分析,在红外探测器的微光学元件领域有着巨大的应用前景。     

基于光刻版的无留膜紫外纳米压印技术研究

针对纳米压印光刻技术中压印脱模后的留膜去除问题,提出了一种基于光刻版的无留膜紫外纳米压印技术.采用传统的光刻版作为紫外压印模版,由于模版上铬层的遮蔽作用.使得铬层下面的光刻胶不被曝光,从而可以轻易地被去除.实验结果表明,该技术综合了压印与光刻各自的优点,可以获得无留膜厚度的压印图形,省去了压印后的留膜刻蚀工艺.从而避免了由于留膜厚度不均匀所带来的过刻蚀或欠刻蚀的问题.     

离子束刻蚀深度检测技术的研究

将光学薄片用作敏感元件,利用激光干涉原理,将离子束刻蚀深度的信息转换为可测的激光干涉条纹的移动信息。这对微光学元件的离子束微细加工具有现实意义。对敏感元件与传感元件间的耦合进行了探讨,给出了振动误差的抑制措施。     

飞秒激光制备微光学元件及其应用

近年来,微光学元件的制备与应用受到人们的广泛关注。微光学元件体积小、重量轻及制造成本低,并且易于与微机电系统相集成,能够实现普通光学元件难以实现的功能,在光纤通信、信息处理、航空航天、生物医学、激光技术、光计算等领域,突显出重要的应用价值。飞秒激光因其超短的脉冲宽度和超高的瞬时功率,能够实现超高精度的微纳加工,轻松突破衍射极限。飞秒激光加工技术对材料没有选择性,加工过程也非常灵活,可以进行任意复杂结构的加工,丰富了微光学元件的制备种类。飞秒激光还能在现有结构或系统上进行集成加工,极大扩展了微光学元件的应用。简要概述了微光学元件的优点及一些常用的制备方法,同时对飞秒激光加工技术进行了简单概括,对近年来飞秒激光制备各种微光学元件的实验和应用研究进行了综述,最后对微光学元件未来的研究方向进行了预测和展望。     

纳米压印光刻胶

光刻胶是纳米压印的关键材料,其性能将影响压印图形复制精度、图形缺陷率和图形向底材转移时刻蚀选择性。提出了成膜性能、硬度黏度、固化速度、界面性质和抗刻蚀能力等压印光刻胶的性能指标。并根据工艺特点和材料成分对光刻胶分类,介绍了热压印光刻胶、紫外压印光刻胶、步进压印式光刻胶和滚动压印式光刻胶的特点以及碳氧类纯有机材料、有机氟材料、有机硅材料做压印光刻胶的优缺点。列举了热压印、紫外压印、步进压印工艺中具有代表性的光刻胶实例,详细分析了其配方中各组分的比例和作用。介绍了可降解光刻胶的原理。展望了压印光刻胶的发展趋势。     

飞秒激光时空整形电子动态调控加工微光学元件

飞秒激光加工具有精度高、无污染、材料适用性广、热效应小等特点,在加工微光学元件方面有着独特的优势。通过对飞秒激光进行时间和空间整形,调控电子动态及其后续的电子-声子作用过程,能够有效提高加工精度和加工效率,解决微光学元件在实际加工中的质量和成本问题。本文以微透镜、光栅和波带片为例,综述了常见微光学元件的飞秒激光加工现状,介绍了时空整形飞秒激光调控电子动态的基本原理,总结了飞秒激光进行时空整形的主要实现途径,展示了这些方法在加工微光学元件上的典型应用和研究进展,最后分析讨论了时空整形飞秒激光用于加工微光学元件所面临的挑战和今后的研究重点。     

飞秒激光加工微光学元件的研究

利用低功率飞秒激光振荡器进行材料表面加工的研究并将其应用于微光学元件的加工制作领域;对飞秒激光倍频光以及飞秒激光与光刻胶材料相互作用进行了实验;以光刻胶作为牺牲层进行表面加工获得了各种玻璃光栅及光掩模板;利用光学显微镜和原子力显微镜(AFM)对实验结果进行检测,得到微米量级的特征线宽;所得光栅的光学性能通过He-Ne激光器进行检测,实验结果与理论值一致。该研究为微光学元件的加工制作提供了新的方法。     

连续型衍射透镜激光直写技术研究

研究了不同于台阶形式的具有连续浮雕结构的衍射聚光透镜的激光直写工艺,简要描述了光致抗蚀剂的曝光和显影,对激光直写工艺的机理和工艺过程进行阐述.利用CLWS-300W/C极坐标激光直写设备制作出了具有良好面形微结构和较高衍射效率的连续型衍射透镜.研究表明,激光直写技术直写精度高,加工工艺灵活,利用计算机的控制,能够根据光学设计产生的浮雕分布数据制作复杂的、任意形状和外形的微型浮雕结构,非常适合于高精度微光学元件的加工制作.     

A novel loading and demoulding process control in UV nanoimprint lithography

In UV nanoimprint lithography (NIL) with elastic mould, a novel multi-step loading and demoulding process, called distortion reduction by pressure releasing (DRPR) and two-step curing method for demoulding, is developed. This novel imprint process is continuous, the pressure releasing method, used to optimize the loading process, can reduce the distortions of imprint mould and wafer stage, while obtain better cavity filling and thin and uniform residual layer; through two-step curing method instead of traditional simple demoulding, the curing degree of resist can be controlled, which is helpful to decrease the demoulding force and avoid residual layer pulled-up while ensure replicated protrusions not collapse. It is a novel and robust process with high fidelity of pattern replication in micro/nano structures fabrication, and the replication error caused by distortions and “blind” demoulding can be reduced effectively.     

酶蚀卤化银明胶制作连续微结构

提出酶蚀卤化银明胶制作连续深浮雕微结构的新方法。给出了卤化银明胶酶蚀成像原理和深刻蚀过程机理的理论分析。求得存在吸收时 ,刻蚀深度与曝光量关系的解析式。表明胶膜对光的吸收是造成其非线性关系的主要原因 ,并提出了解决方案和优化工艺参数 ,通过实验得到在刻蚀深度为 4 μm范围内有良好的线性关系 ,最后成功制作了良好面形的微柱透镜列阵     

用于微器件加工的AZ4620厚胶光刻工艺研究

对AE4620厚胶紫外光刻工艺进行了实验研究,探讨了其工艺特性及光刻胶层的刻蚀面形与各种工艺条件的关系,提出了刻蚀高深宽比、最佳浮雕面形所需的工艺条件.通过对光刻工艺过程的研究,可为较好地控制正性光刻胶面形,制作微机械、微光学器件提供了参考依据,对微浮雕结构的深刻蚀具有重要的指导意义.     

二元光学元件制作误差的振幅矢量分析法

本文用振幅矢量法分析二元光学元件的制作误差对衍射效率的影响,以四位相台阶光栅为例导出了衍射效率与对位误差、刻蚀深度误差的解析式并进行了讨论。整个处理方法对2n位相台阶的二元光学元件具有普遍意义。     

Electron beam nanolithography in AZnLOF 2020

We present a lithography process using electron beam lithography with an optical resist AZnLOF 2020 for pattern transfer. High-resolution 100 keV electron beam lithography in 400 nm layers of negative resist AZnLOF 2020 diluted 10:4 with PMGEA is realized. After the electron beam lithography process, the resist is used as a mask for reactive ion etching. We performed the transfer of patterns by RIE etching of the substrate allowing a final resolution of 100 nm. We demonstrate the patterning in an insulating layer, thus simplifying the fabrication process of various multilayer devices; proximity correction has been applied to improve pattern quality and also to obtain lines width according to their spacing. This negative resist is removed by wet etching or dry etching, could allow combining pattern for smallest size down to 100 nm by EBL techniques and for larger sizes by traditional lithography using photomask.     

基于聚焦离子束注入的微纳加工技术研究

提出了聚焦离子束注入（focused ion beam implantation,FIBI）和聚焦离子束XeF2气体辅助刻蚀（gas assisted etching,GAE）相结合的微纳加工技术。通过扫描电镜观察FIBI横截面研究了聚焦离子束加工参数与离子注入深度的关系。当镓离子剂量大于1.4×1017ion/cm2时,聚焦离子束注入层中观察到均匀分布、直径10～15nm的纳米颗粒层。以此作为XeF2气体反应的掩膜,利用聚焦离子束XeF2气体辅助刻蚀（FIB-GAE）技术实现了多种微纳米级结构和器件加工,如纳米光栅、纳米电极和微正弦结构等。结果表明该方法灵活高效,很有发展前途。     

三维掩膜硅各向异性腐蚀工艺释放微悬空结构

提出了一种新颖的基于三维掩膜的硅各向异性腐蚀工艺,即利用深反应离子刻蚀、湿法腐蚀等常规体硅刻蚀工艺和氧化、化学气相沉积(CVD)等薄膜工艺制作出具有三维结构的氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)薄膜,以该三维薄膜作为掩膜进行各向异性腐蚀,该工艺可以应用于MEMS微悬空结构的制作。利用该工艺成功地在单片n-Si(100)衬底上完成了一种十字梁结构的释放,并对腐蚀的过程和工艺参数进行了研究。     

Fabrication of various curved relief structures through concave surface forming and soft replica molding

In this case, our groups presented various optical structures through the presented method, involving concave surface forming and soft replica molding. The method of concave surface forming is mainly for the fabrication of concave surface. The method of soft replica molding is mainly for the fabrication of replica. Concave and convex relief structures, including circular curved relief structures, convex relief structures with platform structures on the top, refractive beam-shaping elements, these structures with dual curvatures and asymmetric structures, can be easily made through the presented method, respectively. All processes of manufacture are in several simple steps without multistep optical lithography and complex masks.     

用DMD灰度曝光法产生连续面形微结构

利用空间光调制器光强的精确调制作用,把数字微反射镜阵列(DMD)作为灰度图形发生器,经一次曝光及优化显影等后处理过程,可制作出具有连续面形的微光学元件。用上述方法在实验上获得了微透镜阵列,并有较好的连续面形,符合预期效果。研究表明,该方法不仅可快速地实现连续面形微结构的加工,而且大大简化了制作工艺,有助于降低微光学元件的加工成本,适合于微结构的研究性制作或小批量生产,有广泛应用潜力。     

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.