激光干涉光刻法制作100 nm掩模

介绍了一种利用激光干涉光刻技术得到特征图形,并通过离子束刻蚀将图形转移到铬层上,从而获得掩模的方法。针对掩模透光率以及对干涉图形对比度可能产生影响的两个参数分别进行了数值仿真,从而证明此方法的可行性和参数的优化选择。自搭干涉光刻实验系统,用257 nm的激光光源实现光刻,得到特征尺寸为100 nm的图形,再经过离子束刻蚀,最终得到周期200 nm、线宽100 nm的掩模。     

多光束激光干涉光刻图样

利用电磁理论,研究了多光束激光干涉图样的产生原理,结合计算机数值模拟和相关实验结果,分析了干涉图样的影响因素。研究结果表明：多光束激光干涉图样可以看成是多组余弦分布的平行线条纹的叠加;相干光束的偏振方向、入射方向、光束间相差是干涉图样的重要影响因素,改变这些因素,余弦分布的平行线条纹的振幅、置、周期和方向发生变化,图样也随之变化。     

劳埃德式紫外激光干涉光刻实验

搭建了劳埃德式紫外激光干涉光刻系统,利用劳埃德镜产生双光束分波阵面干涉,通过精确调整、控制光束的入射角,设计了曝光图样.基础实验部分可以完成一维光栅制备,分析光栅周期与波长、入射角的关系;在拓展实验中,制备设计部分可以完成二维点阵或准晶结构制备,前沿拓展部分可以制备表面等离极化激元微腔.基于劳埃德式激光干涉光刻实验操作便捷、展示度高,同时涵盖光干涉原理的介绍和光路调整、样品制备和表征等实验内容,有助于学生掌握激光干涉光刻的实验技能.     

四激光束干涉光刻制造纳米级孔阵的理论分析

为提供一个在大范围内曝光出深亚微米甚至纳米级周期性密集图形的廉价的方法,研究了四激光束干涉光刻的原理,分析了干涉曝光的结果,并进行了计算机模拟.用现有的光源,如442 nm、365 nm、248 nm、193 nm激光,曝光得到的图形的临界尺寸容易做到180～70 nm.具有实际上无限制的焦深和容易实现的大视场.适合硅基CCDs、平场显示器的场发射电极阵列等光电子器件中大范围内超亚微米级的周期性孔阵或点阵结构图形的制作.     

原子光刻

与光子和电子不间,原子的激发亚稳态具有方便操作的内能态结构,这使利用内能态的光学淬灭原理实现光刻技术成为现实.基于原子光学的中性原子束光刻技术是下一代光刻技术(the next generation lithography,NGL)的一种,它可分两种途径实现:激光驻波原子直沉积技术和亚稳态中性原子光刻技术.前者可以实现图案的纳米尺度特征、大面积平行沉积和高分辨率;后者结合有效的抗蚀剂,同样可以实现纳米图形制造,在基板上获得的尖锐边缘分辨率目前可达40 nm.两种途径的原理相差甚远,但最终获得的结果相似.     

原子光刻

与光子和电子不同,原子的激发亚稳态具有方便操作的内能态结构,这使利用内能态的光学淬灭原理实现光刻技术成为现实.基于原子光学的中性原子束光刻技术是下一代光刻技术(the next generation lithography, NGL)的一种, 它可分两种途径实现：激光驻波原子直沉积技术和亚稳态中性原子光刻技术.前者可以实现图案的纳米尺度特征、大面积平行沉积和高分辨率;后者结合有效的抗蚀剂,同样可以实现纳米图形制造,在基板上获得的尖锐边缘分辨率目前可达40 nm.两种途径的原理相差甚远,但最终获得的结果相似.     

三光束激光干涉光刻的实现方法

分析了多光束空间分布产生的误差对图形的影响,通过计算优化得到三光束产生的干涉图形在整个面内有着更好的图形稳定性。利用氦镉激光光源通过特定的光学系统形成空间分布近似旋转对称的三束光, 对光致抗蚀剂进行干涉曝光,制作出了周期600 nm、高度350 nm的蜂窝状点阵,测量结果表明该系统具有很好的图形重复性和稳定性,同时降低了对于光学光路的精密性要求。     

激光全息光刻技术在微纳光子结构制备中的应用进展

微纳光子结构研究随着光子学、半导体物理学及微加工技术的发展而逐渐蓬勃开展,并在其结构、理论、制备技术等方面取得了系列进展。受限于目前的微加工技术水平,要成功制备大尺度、高质量的光子材料仍然存在着一定挑战。激光全息光刻技术作为一种简便快捷的微结构制作技术已经发展成为一种经济快速制作大面积微纳超材料及光子晶体模板的重要手段。介绍了激光全息光刻技术的原理,详细阐述了该技术在制作三维面心立方、木堆积结构、金刚石结构光子晶体以及光学周期类准晶、手性超材料、周期性缺陷结构等微纳光子结构中的应用研究进展。激光全息光刻技术成功制作微纳光子结构为光子材料在更多领域的广泛应用提供了基础和方法。     

飞秒激光湿法刻蚀微纳制造

飞秒激光微加工作为一种新型微纳制造技术,在复杂三维构型制作方面具有其独特的优势,但激光加工效率问题严重制约了飞秒激光微加工技术走向实际工程应用,提出一种飞秒激光湿法刻蚀微纳制造方法,以提高飞秒激光微加工的效率为突破口,通过调控激光与物质相互作用获得材料的目标靶向改性,进而结合化学湿法刻蚀实现硬质材料上的高效和高精度三维微加工,采用这一方法制作出的微透镜尺寸为80 m,球冠高6.7 m,表面粗糙度小于10 nm。利用这种方法,实现了不同结构与特性的高质量微透镜阵列的超精密制备,在石英内部也实现了螺旋微通道的复杂三维结构,螺旋通道直径为20 m,长径比超过100。     

一种新型微透镜阵列成象式投影光刻系统的研究

从理论和实验两方面入手,系统地研究了微透镜阵列的形成原理和制作工艺,分析了微透镜阵列的面形结构,得到了联系微透镜阵列矢高与制作工艺参量的经验公式.并且将四片微透镜阵列耦合,形成一个深紫外光刻的1:1成象的多孔径微小光刻系统.从几何光学理论出发,分析了这个光刻系统综合成象的特点,讨论了这种光刻系统的光学性能,并给出了实验测量方法.     

Fabrication of 550 nm gratings in fused silica by laser induced backside wet etching technique

A series of 550 nm spacing gratings were fabricated in fused silica by laser induced backside wet etching (LIBWE) method using the fourth harmonic of a Q-switched Nd:YAG laser (wavelength: λ = 266 nm; pulse duration: FWHM = 10 ns). During these experiments we used a traditional two-beam interference method: the spatially filtered laser beam was split into two parts, which were interfered at a certain incident angle (2θ = 28°) on the backside surface of the fused silica plate contacting with the liquid absorber (saturated solution of naphthalene-methyl-methacrylate c = 1.85 mol/dm³). We studied the dependence of the quality and the modulation depth of the prepared gratings on the applied laser fluence and the number of laser pulses. The surface of the etched gratings was characterized by atomic force microscope (AFM). The maximum modulation depth was found to be 180-200 nm. Our results proved that the LIBWE procedure is suitable for production of submicrometer sized structures in transparent materials.     

人工裁剪制备石墨纳米结构

采用不同的方法裁剪高定向热解石墨（HOPG），制备纳米尺寸的石墨条.首先,发现用聚焦离子束（镓离子）刻蚀高定向热解石墨，可以得到边缘整齐程度在几十纳米的石墨条,另外,用 电子束曝光和反应离子刻蚀的工艺，可以得到最小尺寸为50 nm的纳米石墨图型 (nano-size d graphite pattern,纳米尺寸的多层石墨结构).采用了三种不同的方案制备反应等离子刻 蚀过程中需要的掩膜，分别是PECVD生长的SiO₂掩膜，磁控溅射的方法生长的Si O₂掩膜和PMMA光刻胶掩膜，并将三种方案的刻蚀结果做了对比. 关键词： 高定向热解石墨 聚焦离子束刻蚀 电子束曝光 反应离子刻蚀     

Fabrication of 50 nm period gratings with multilevel interference lithography

We have developed a multilevel interference lithography process to fabricate 50 nm period gratings using light with a 351.1 nm wavelength. In this process multiple grating levels patterned by interference lithography are overlaid and spatial-phase aligned to a common reference grating using interferometry. Each grating level is patterned with offset phase shifts and etched into a single layer to achieve spatial-frequency multiplication. The effect of the multilayer periodic structure on interference lithography is examined to optimize the fabrication process. This process presents a general scheme for overlaying periodic structures and can be used to fabricate more complex periodic structures.     

同步辐射Laminar光栅的研制

采用全息离子束刻蚀和反应离子刻蚀相结合的新工艺 ,在熔石英基片上成功地刻蚀出 2 0 0l/mm、线空比 4:6、槽深 70nm、刻划面积 60× 2 0mm2 的浅槽矩形Laminar光栅。对改进光栅线条粗糙度和线空比的方法进行了系统的研究。这一新工艺相对简单 ,降低了对干涉系统光学元件和全息曝光显影的严格要求     

不同离子束参数刻蚀蓝宝石纳米微结构及其光学性能

使用微波回旋共振离子源,研究Ar+离子束在不同角度、不同入射能量下对蓝宝石表面的刻蚀效果及光学性能。结果表明:所用能量800 eV,1 000 eV及1 200 eV时透过率都有很大的提升,由原来的50％提高到70％~80％,在能量为1 000 eV时增幅最大,能量为1 200 eV时增幅最小;在相同能量、不同角度下刻蚀后蓝宝石粗糙度呈先增大后减小的趋势,而在相同角度、不同能量下粗糙度方面无明显规律。刻蚀后表面形貌测试表明:角度不变,能量为1 000 eV时出现点状纳米结构,能量为1 200 eV时出现柱状纳米结构;能量不变,角度为10、50及80时出现了规律较明显的点状或条状纳米结构,角度为30时表面较为光滑。     

Fabrication of magnetic nanostructures by direct laser interference lithography on supersaturated metal mixtures

We present the formation of magnetic nanostructures through the annealing of PLD-deposited Fe-Cr and Co-Ag thin film mixtures by the interference of pulsed laser beams. Both these materials systems have a large miscibility gap under equilibrium conditions. The structures obtained were studied with atomic force and magnetic force microscopy. A pattern of magnetic dots was successfully fabricated on the Fe-Cr sample, but attempts to produce a similar pattern on the Co-Ag film were unsuccessful. The conclusion is drawn that the observed transformations of the film materials under laser heat treatment took place through a local melting of the film in the maxima of the interference pattern. The magnetic properties of the resulting structure are considered to be defined by the liquid state miscibility of the film components.     

微加工中一种新型刻蚀深度实时检测系统

实现了一种新型刻蚀深度实时检测系统，整个系统对温度漂移，气体流动与外界振动等环境因素极不敏感，系统测量误差小于０．９８％，实现了在真空环境下刻蚀深度的实时监视与检测，对二元光学做加工具有现实意义。     

双尺度织构的激光光刻工艺

搭建了双光束激光干涉光刻系统和激光快速扫描系统。利用干涉光刻系统,实现了不同周期、不同深度、大面积的表面规则光栅织构的构筑。利用激光快速扫描器的二维扫描功能,通过控制激光功率和扫描速度,对曝光量和填充线条间距进行了优化。提出了两种双尺度复合织构的制备方法：一种是在激光快速扫描系统中对抗蚀剂表面分别进行x, y方向的扫描光刻,然后在干涉光刻系统中进行双光束干涉光刻;另一种是在激光干涉光刻系统中进行两次曝光,每次曝光的入射角不同。实验结果表明：这两种方法在制备双尺度复合织构方面具有快速、廉价、操作简易等优点。