反应离子束刻蚀石英同质掩模制作小阶梯光栅

离子束刻蚀作为真空技术的一种重要应用,已广泛运用于现代微电子器件和微光学器件的制作工艺中。本文结合反应离子束刻蚀与全息光刻技术,针对线密度较低的小阶梯光栅,倾斜刻蚀石英同质掩模,制作了三种在紫外光和可见光波段透射闪耀的小阶梯光栅。第一种光栅线密度为360lp/mm,闪耀角16.8°,在325nm波长的透射衍射效率为74%;第二种和第三种光栅线密度均为400lp/mm,闪耀角为34.7°和43°,其在632.8nm波长的透射衍射效率分别为63%和57%。结果表明,使用CHF_3作为刻蚀气体的反应离子束刻蚀石英同质掩模,所制作的小阶梯光栅在其工作波段透射闪耀的衍射效率为理论值的75%以上,为全息离子束制作低线密度大闪耀角的光栅提供参考。     

反应离子束刻蚀母盘研究

对反应离子束刻蚀母盘和玻璃衬底光盘的工艺进行了探讨,在该工艺中,光刻胶用于图形掩膜,ＣＦ４气体用于反应离子束刻蚀并将预刻槽转移到玻璃衬底上,预刻槽的形状和深度由刻蚀机的设置条件控制。ＳＥＭ照片表明,刻蚀在玻璃衬底上的预刻槽的道间距为１．６μｍ,槽深０．１μｍ,槽宽０．６μｍ,符合光盘预刻槽的基本标准,说明该工艺是微细加工母盘凹坑和预刻槽的较好办法。     

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，引入伤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。     

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。     

RIBE-5型反应离子束刻蚀机

反应离子束刻蚀技术是近年来发展起来的一种微细加工技术，它利用反应离子束轰击团体表面时发生的溅射效应和化学反应剥离加工工作上的几何图形。具有极高的分辨率，能够控制槽深和槽壁角度，表面应力小。反应离子束刻蚀技术已有效地用于研究和制造大规模和超大规模集成电路，声表面波器件，磁泡存储器，微波器件，集成光路，超导器件，闪烁光栅等。本文叙述了一台ＲＩＢＥ－５型反应离子束刻蚀机的工作原理、结构特点、技术性能和刻蚀工艺实验结果．     

离子束刻蚀技术

一、概述离子束刻蚀技术是从70年代起随着固体器件向亚微米级线宽方向发展而兴起的一种超精细加工技术,它是利用离子束轰击固体表面时发生溅射效应来剥离加工器件上所需要的几何图形的。离子束刻蚀这种新工艺与机械加工、化学腐蚀、等离子体腐蚀、等离子体溅射等工艺相比较,具有以下特点:(1)对加工材料具有非选择性,任何材料包括导体、半导体、绝缘体都可以刻蚀;(2)具有超精细的加工能力。它能刻蚀加工非常精细的沟槽图形,是属于微米级和亚微米级加工,甚至能刻出0.008μm 的线条。(3)刻蚀的方向性好,分辨率高.     

离子束刻蚀机的电源系统

离子束刻蚀机的性能,除主机外,在很大程度上取决于供电电源系统。为了提高离子束刻蚀机整机工作的稳定性,在以往的配套电源的基础上,研制了一套电源系统,用于离子束刻蚀机中。整机工作稳定度达±0.8%/h,每次连续刻蚀器件8h以上,连续运转3年多,电源系统稳定可靠。是国内离子束刻蚀机电源系统性能较好的供电电源系统。     

离子束刻蚀的束流回路控制

离子束刻蚀是70年代迅速发展起来的一种超精细加工新技术,它是利用离子束轰击固体表面的溅射现象,刻蚀固体表面,利用掩模,可加工出各种精细图形。在缺乏深度终点控制器的情况下,离子束流的稳定度关系到加工深度的精确控制,是离子束刻蚀机的重要指标。影响束流稳定的因素很多,如工作气体流量,阳极电压,真空室温度变化,阴极灯丝的蒸发,离子源栅极引出系统热变形等。因而提高束流稳定度是个重要而困难的问题。我们利用离子束刻蚀工艺制作沟槽栅声表面波器件,为了满足器件对沟槽深度分布的精度要求,需要提高束流稳定度,为此我们采用了束流回路控制方法。这方法是利用束流采样控制     

离子束刻蚀机工作台的改造

合肥国家同步辐射实验室光学元件组现承担 863 -4 16-2子项目“用于激光驱动靶面均匀照明位相片的制造”。在位相片的制造过程中所遇到的关键问题之一是如何使基片上的掩模板中心和基片中心精确对准 ,要求对准台套准误差小于 10μm,重复套准误差小于 2 0μm,刻蚀基片的综合误差小于 30μm,静态真空度小于 1× 10 - 4Pa。为此我们对 L KJ-1C-D-150离子束刻蚀机进行了改造 ,设计了一套三维可调的掩模工作台 ,并对其进行了测试 ,给出了测试后的刻蚀结果     

单栅脉冲反应离子束刻蚀二氧化硅实验研究北大核心CSCD

为了提高刻蚀速率及降低刻蚀表面均方根粗糙度,文章采用脉冲引出单栅极反应离子源实验研究了SF_(6)/Ar离子束刻蚀二氧化硅过程中,气体比例、射频功率、气体总流量、脉冲偏压电源的占空比、入射角对刻蚀速率、均方根粗糙度的影响规律。结果表明,在不同条件下,射频功率对刻蚀速率、均方根粗糙度的影响规律是不同的;SF_(6)气体占比越高,刻蚀速率相对越大;随着气体总流量的增加,刻蚀速率逐渐增加,均方根粗糙度变化较小;在脉冲偏压电源的占空比较小的情况下,刻蚀速率比较稳定,均方根粗糙度比较小;入射角在不大于60°时,刻蚀速率变化较小,均方根粗糙度变化比较大;入射角大于60°时,刻蚀速率、均方根粗糙度明显减小。     

用反应离子刻蚀技术制作二元光学元件

介绍了利用反应离子刻蚀技术制作二元光学元件的原理和方法，给出了制作结果。     

SiO2平面光波导工艺中的反应离子刻蚀研究

利用反应离子刻蚀工艺实现硅基SiO2平面光波导的刻蚀,研究了不同刻蚀条件对刻蚀速率、刻蚀选择比、刻蚀侧壁光洁度等刻蚀结果的影响,并首次研究了分别以无定形硅与多晶硅作为SiO2波导刻蚀掩膜对刻蚀垂直度的影响.利用改进的SiO2反应离子刻蚀工艺,得到了传输损耗极低的SiO2光波导.     

PMMA的反应离子深刻蚀

对PMMA进行反应离子深刻蚀以获得高深度比微结构.研究了纯氧刻蚀气体中加入CHF3对刻蚀速率、图形形貌等的影响.纯氧刻蚀PMMA,钻蚀现象严重.加入CHF3后,刻蚀速率随CHF3含量增加而下降.加入适量CHF3,可以在侧壁形成钝化层,保护侧壁不受钻蚀.当CHF3含量为40%,刻蚀功率30 W,工作气压为4 Pa时,即使刻蚀深度达到400 μm,侧壁仍然陡直,刻蚀深宽比大于10.     

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。     

HfO2薄膜的反应离子刻蚀特性研究

研究了HfO2薄膜在CHF3/Ar和SF6/Ar等气体中的反应离子刻蚀机理.结果表明刻蚀气体的组分和射频偏压对刻蚀速率有较大影响,而气体流量影响不大.CHF3和SF6与HfO2的反应产物具有较好的挥发性,Ar的引入不仅可以打破分子之间的键合促进刻蚀产物的形成,而且通过轰击加快产物从材料表面解吸,从而提高HfO2刻蚀速率.AFM测量结果表明刻蚀降低了HfO2表面粗糙度,显示刻蚀工艺对材料的低损伤.     

类金刚石薄膜的反应离子刻蚀

为了刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小、独立的类金刚石薄膜微器件,反应离子刻蚀是一种有效地刻蚀方法。研究了氧气与氩气的混合气体进行类金刚石薄膜刻蚀的主要工艺参数(刻蚀时间、有无掩膜、氩氧体积混合比、负偏压)。研究结果表明:在相同条件下,刻蚀速率随刻蚀时间变化不大;有无掩膜对刻蚀速率无明显影响;流量一定时,刻蚀速率随氩氧体积比的增大而降低,随负偏压的增大先增大后减小。实验得到最佳刻蚀条件,在此条件下,刻蚀出图形完整、侧壁陡直、失真度小的微器件,并成功制备出"独立"的微齿轮,进行了组装。     

KZ-400离子束刻蚀装置的研制

日前我室为制作大口径(400 mm×400 mm)衍射光学元件需要,成功研制了一台KZ-400离子束刻蚀装置。它是基于物理溅射效应,将基底匀速扫描条形离子束,连续铣削材料的原子层来实现大面积刻蚀。通过对关键部位的有限元计算,分析影响装置性能的主要因素,优化工艺结构,使各项指标达到了设计要求,现已投入运行。     

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.