用灰阶编码掩模实现邻近效应精细校正的研究

提出了用灰阶编码的二元掩模代替灰阶掩模实现邻近效应精细校正的新方法,并阐述了新方法的特点,讨论了灰阶编码掩模与灰阶掩模的等效关系,给出了灰阶编码掩模实现光学邻近效应校正的模拟结果,校正后的综合面积偏差比较正前减少了１０％。     

灰阶掩模实现光学邻近校正及计算模拟研究

从光学邻近效应产生机理出发,提出用带灰阶衬线的灰阶掩模实现光学邻近效应精细校正的新方法,并指出掩模图形振幅信息的优化,即合理分布掩模图形的空间频谱,可以改善空间像的光强分布并获得高质量的光刻图样。计算表明,校正后的成像图样与理想像的偏差小于０．９％。     

掩模分形提高光刻边缘锐度的研究

针对电寻址空间光调制器制作灰度掩模过程中,精缩透镜的低通滤波特性导致灰度掩模边缘锐度下降的问题,提出了掩模分形技术。对一幅高频灰阶掩模图形,按固定的或可变的低频采样。低频掩模的每个周期中,只包含原掩模图形多个周期中的一个抽样。通过实时掩模技术,将多个低频掩模按顺序曝光,从而恢复出原高频掩模图形。制作二元光栅时,分形掩模技术可使透镜造成的高频能量相对损失由35、23％降低至6．09％,同时,可将部分低频能量搬迁至中高频,较好地改善了灰阶掩模图形的边缘锐度。分形掩模还可以变多灰阶复杂掩模为简单的二元掩模,简化掩模的设计与实现,同时消除屏幕刷新率对掩模制作的影响。     

极紫外光刻离轴照明技术研究

离轴照明技术(OAI)是极紫外光刻技术中提高光刻分辨率的关键技术之一。为了实现考虑掩模阴影效应情况下离轴照明的优化选择,构造了一种新型实现OAI曝光的成像模型。将照射到掩模上的非相干光等效为一系列具有连续入射方向的等强度平行光,基于阿贝成像原理分别对掩模进行成像,最终在像面进行强度叠加实现OAI方式下空间成像的计算;并通过向投影系统函数添加离焦像差项实现不同离焦面上空间成像计算。该模型极大地简化了OAI条件下对掩模阴影效应的计算,提高了成像质量计算效率。结合光刻胶特性及投影曝光系统焦深设计要求,以显影后光刻胶轮廓的侧壁倾角为判据,获得了采用数值孔径为0.32的投影系统实现16 nm线宽黑白线条曝光的最优OAI参数。     

误差扩散法设计用于惯性约束聚变驱动器的色分离光栅-光束采样光栅集成元件

针对多次曝光法制作集成衍射光学元件时存在的加工制作复杂,会引入较大的对位误差等问题,基于计算全息中的误差扩散编码原理及部分相干光成像理论,提出采用误差扩散编码方法来设计用于制作浮雕结构集成元件的编码掩模的新方法。给出了利用误差扩散法设计的色分离光栅-光束采样光栅(CSG-BSG)集成元件编码掩模,模拟计算了经部分相干成像系统后的空间像光强分布,并与理想的集成元件面形进行了比较。结果表明,校正后均方差为7.5%,体积偏差为10.2%。     

用灰阶编码掩模制作折/衍混合微光学元件

设计了消色差的折,衍混合微光学元件的灰阶掩模,该掩模对光刻过程中的畸变进行了预校正,并给出了模拟计算的的结果。     

厚胶接近式光刻中掩模优化研究（英文）

随着光刻胶厚度的不断增大,制作的光刻图形畸变愈发严重,这极大的影响了微结构器件的性能与应用。针对高深宽比柱状微结构在光刻胶厚度方向上畸变的特点,提出了双面曝光和亮衬线、灰阶掩模相结合的办法,利用遗传算法对失真影响最大的区域进行搜索,光刻胶内部各层的衍射光场分布作为评价函数,对光刻过程引起的畸变进行优化。仿真结果显示,优化后光刻胶各层面型质量得到极大的改善,特征尺寸和边墙角等参数与理论值吻合得更好。优化算法具有很好的灵活性,因此在用于更厚光刻胶、更复杂掩模图形的优化上,具有重要的指导意义。     

厚胶接近式光刻中掩模优化研究（英）

随着光刻胶厚度的不断增大,制作的光刻图形畸变愈发严重,这极大的影响了微结构器件的性能与应用。针对高深宽比柱状微结构在光刻胶厚度方向上畸变的特点,提出了双面曝光和亮衬线、灰阶掩模相结合的办法,利用遗传算法对失真影响最大的区域进行搜索,光刻胶内部各层的衍射光场分布作为评价函数,对光刻过程引起的畸变进行优化。仿真结果显示,优化后光刻胶各层面型质量得到极大的改善,特征尺寸和边墙角等参数与理论值吻合得更好。优化算法具有很好的灵活性,因此在用于更厚光刻胶、更复杂掩模图形的优化上,具有重要的指导意义。     

基于数字微镜器件的自适应高动态范围成像方法及应用

在结构光三维扫描测量中,强反射表面因编码结构光照射后易产生局部镜面反射的特性,引起相机曝光饱和,淹没了所要检测的表面几何特征信息.为解决强反射表面的视觉成像难题,基于数字微镜器件(digital micromirror device,DMD)具有调制入射光线空间信息的特性,本文提出一种基于DMD的自适应高动态范围成像方法.设计与搭建了一套新型可编程的计算成像系统,建立其光学系统模型,并实现了DMD微镜与CMOS像素的匹配与映射;分析了基于逐像素编码曝光的高动态范围成像原理,并设计了基于DMD的光强编码控制算法,实现对入射光线强度的自适应精确调制,从而使进入成像系统中的入射光强始终处于相机的合适曝光强度内.实验表明:该方法突破了普通数字相机的动态范围限制,能够精确地控制被测强反射表面各个区域的入射光线强弱,并实现了对强反射表面的局部过曝光区域的清晰成像.该研究成果将为从根源上解决强反射表面因局部过曝光造成的三维点云缺失问题提供重要的解决方案.     

分辨力增强技术的频谱分析

离轴照明和衰减型相移掩模作为重要的分辨力增强技术,不仅可以提高光刻的分辨力,同时还可以改善成像焦深,扩大光刻工艺窗口,实现65~32 nm分辨成像。从频谱的角度分析了离轴照明和衰减型相移掩模对成像系统交叉传递函数和像场空间频率分布的影响,研究这两种技术的物理光学本质,由此进一步优化光学成像系统设计、分辨力增强技术和确定设备使用的参量。对分辨力增强技术的频谱分析研究表明,分辨力增强技术通过调整像场频谱分布,改善了光学光刻的图形质量。对于65 nm密集图形,离轴照明和相移掩模结合后可以使成像衬比度最高达到0.948,工艺窗口在5%曝光范围内焦深达到0.51μm。     

The Analytical Evaluation of Projection Optical Lithography

We earlier proposed an analytical and prospective method for evaluating projection optical lithography. In this paper, we apply it to more complicated cases, such as optimizing transparency of a half tone phase-shifting mask and considering the resolution enhancement technique which uses both multiple exposure and non-linear resist. We also apply it to the evaluation of isolated line patterns using 1:2 line-and-space patterns.Presented at the International Commission for Optics Topical Meeting, Kyoto, 1994.     

Theoretical Analysis of Super-Resolution Optical Disk Mastering Using a Photoreactive Dye Mask Layer

The super-resolution mastering of read-only optical disks using a photoreactive bleachable dye mask layer was theoretically analyzed. Equations have been derived which describe the photoreactions of the resist layer and mask layer. A numerical simulation based on these equations showed that the transmittance of the mask directly affects the quality of the formed pit shape. A high-quality pit shape is obtained by using a low transmittance mask.     

Fabrication of x-ray masks on a thick substrate for deep x-ray lithography

We consider a technique for manufacturing LIGA x-ray masks based on direct formation of a deep pattern topology of the mask by an x-ray microbeam. This technique does not require an intermediate mask, which strongly simplifies manufacturing and reduces the laboriousness and cost of the LIGA masks created. The basic processing steps (substrate pretreatment, resist coating, exposure, resist development, and galvanic process), advantages, and disadvantages of these x-ray masks are described. Examples of the created prototypes of copper LIGA masks on glassy carbon substrates and substrate-free self-supporting masks are presented.     

可调谐相位板空域频域联合分析

波前编码系统采用在传统光学系统中加入相位板来扩大光学系统的景深而避免传统景深延拓技术的不利影响. 由于相位板的参数不可调, 整个系统的景深延拓扩展率也不能动态可调. 采用两相位板组合的方法可以有效克服这一点. 本文首先从光线差的角度提出了两三次相位板组合下的光线像差分布以及点扩散函数尺寸的具体关系表达式, 直观体现了系统的光线结构, 指出了光线结构和点扩散函数尺寸受两三次相位板的面型和相对位移量的影响. 其次采用稳相法从空间域给出了系统点扩散函数表达式, 依据点扩散函数的振荡性质给出了有效带宽表达式, 提出了点扩散函数在像面的位置会随两相位板面型参数以及相对于光瞳中心的位移量而发生平移. 最后利用菲涅耳积分给出两三次相位板任意面型参数和相对位移组合下的准确光学传递函数. 在得到的调制传递函数中直观体现出了面型参数和相对位移量对调制传递函数和相位传递函数以及有效带宽的影响, 并说明了此系统相位传递函数的非线性性质. 通过空间域与频率域相结合的方法分析验证了传统的两三次相位板组合具有景深可调和带宽可调的性质, 为设计可调谐波前编码系统提供了理论依据.     

X射线微光刻的常规X射线光源实现方法

叙述了利用固体靶X射线光源实现X射线微光刻的方法,给出了X射线掩膜、抗蚀剂及X射线曝光的工艺过程和实验结果.     

Fabrication of high quality two-dimensional photonic crystal mask layer patterns

This work discusses the fabrication of two-dimensional photonic crystal mask layer patterns. Photonic crystal patterns having holes with smooth and straight sidewalls are achieved by optimizing electron beam exposure doses during electron beam lithography process. Thereafter, to precisely transfer the patterns from the beam resist to the SiO₂ mask layer, we developed a pulse-time etching method and optimize various reaction ion etching conditions. Results show that we can obtain high quality two-dimensional photonic crystal mask layer patterns.     

用于近场集成光学头微透镜器件的灰度掩模技术

讨论了制作适用于近场集成光学头中的凸形、凹形微透镜和折衍射复合微透镜的灰度掩模技术。定性地给出了与几种典型的凸形、凹形微透镜和折衍射复合微透镜对应的灰度掩模版的设计实例 ,以及将它应用于光刻操作的情况 ,为采用灰度掩模技术制作适用于近场集成光学头中的微透镜器件奠定了基础。灰度掩模技术在微透镜器件的制作方面具有重要的应用前景 ,有助于简化制备工艺 ,降低制作成本 ,优化微透镜阵列的结构参数。     

彩色等效灰度掩模制作方法研究

提出了一种利用彩色等效灰度理论设计掩模的新方法——数据库法.通过选取不同RGB值组合成特定颜色,由彩色胶片输出仪输出这些颜色组成的彩色掩模,获得的彩色胶片掩模用来线性调制曝光量,从而实现二元光学元件台阶深度的线性化.给出了理论计算和16阶菲涅耳透镜的实验结果,证明了数据库方法设计掩模的可行性.该方法的提出为灰度扩展提供了新途径.