低陡度光刻胶光栅槽形研究

为控制全息光刻胶光栅槽形,从研究显影时间、显影液温度等对光刻胶特性曲线的影响出发,采用计算机模拟和实验方法,制作出底部占宽比30%左右,陡度65°左右的低陡度光刻胶光栅掩模.研究发现：启动曝光量随显影时间的延长而减小,光刻胶特性曲线线性部分的斜率随着显影时间的增加而增加;显影液温度高的光刻胶启动曝光量大,其特性曲线线性部分的斜率也较大.这决定了制作低陡度光刻胶光栅掩模需要使用非1∶1的干涉曝光,以及必须采用较低温度的显影液进行显影处理.最终选用1∶7的干涉曝光和15℃的显影液.     

图形反转工艺制作OLED器件的阴极分离器

应用AZ5214光刻胶的反转特性,在玻璃基板上制作OLED器件的阴极分离器。指出影响倒梯形形状的主要因素为涂胶厚度、曝光量和反转烘烤。SEM测试表明分离器的断面呈倒梯形,倾角约为45°,胶厚3μm。得到了优化的制备分离器工艺参数:匀胶转速1200r/min,烘烤温度100℃,时间90s,曝光时间0.8s,反转烘温度125℃,时间45s,泛曝光时间5.5s,显影时间40s。     

灰阶编码掩模制作微光学元件

提出一种基于改变灰阶编码掩模的单元形状和位置的掩模设计新方法,并根据成像过程中的非线性因素,用这种方法对掩模图形进行了预畸变校正,根据部分相干光成像理论和抗蚀剂曝光显影模型,模拟计算了这种灰阶编码掩模产生的空间光强分布和光刻胶上的浮雕结构,采用电子束曝光系统制作了这种掩模,并在光刻胶上获得具有连续面形的微透镜的阵列。     

厚胶光刻非线性畸变的校正

利用厚胶光刻技术制作大深度微结构元件是一种有效的途径,但厚胶光刻过程中的非线性畸变对光刻面形质量的严重影响限制了该技术的应用,基于此,提出了一种对掩模透射率函数进行校正的方法。分析空间像形成及其在光刻胶内传递、曝光、显影等过程中非线性因素的影响,利用模拟退火算法对掩模透射率函数进行校正,以提高光刻面形质量,并以凹面柱透镜为例,给出了校正前后的显影轮廓模拟结果,其校正后浮雕面形的体积偏差仅为2.63%。该方法在有效改善面形质量的同时,并没有引起掩模的设计、制作难度及费用增加,这对于设计、制作高质量的微结构元件有重要意义。     

激光直写光刻中线条轮廓的分析

考虑了光刻胶对光吸收作用,在已有描述胶层内光场分布模型的基础上,较为准确地推导出光刻胶层内不同深度位置的光场分布.使用迭代方法计算得到了胶层内曝光量空间分布曲线,分析了不同曝光量下胶层内的线条轮廓,为直写光刻中曝光量的选择提供了依据.实验结果分析与理论分析的结果一致.     

大面积金纳米线光栅的制备

利用激光干涉光刻和金纳米颗粒胶体溶液制备了宽度在100 nm以下且总面积达到平方厘米量级的金纳米线光栅结构.制备过程中,首先在表面镀有厚度约为200 nm的铟锡氧化物薄膜的面积为1 cm×1 cm的玻璃基片表面旋涂光刻胶,然后利用紫外激光干涉光刻制备光刻胶纳米光栅结构.有效控制干涉光刻过程中的曝光量、显影时间,获得小占...     

全息光栅光刻胶掩模槽形演化及其规律研究

为了控制全息光栅光刻胶掩模槽形,运用曝光模型和显影模型模拟了掩模的槽形形成过程和变化规律。实验对比了不同曝光量,不同显影浓度,不同空频条件下的掩模槽形,特别是占宽比(光栅齿宽度与光栅周期的比)的情况。实验结果表明,实际槽形与模拟槽形很接近。模拟和实验均发现,在大曝光量、高浓度显影、高空频的光栅条件下所得槽形占宽比较小,槽深主要由原始胶厚决定。     

负性光刻胶刻蚀工艺研究

对负性光刻胶的蚀刻特性进行了详尽的数学阐述,推导出了光致抗蚀剂层的刻蚀速度同曝光量以及光刻材料吸收系数之间的微分关系.以该微分方程为理论依据,通过对光刻显影过程进行模拟,得出了蚀刻最佳浮雕面形所需的光刻条件,并以"重铬酸盐-明胶"为光刻材料进行实验,获得了良好的实验结果.     

扫描干涉场曝光中光栅掩模槽形轮廓的预测

根据扫描干涉场曝光的特点,针对光刻胶层内曝光量的驻波效应,建立了动态曝光模型。基于快速推进法建立了显影模型,得到了光栅掩模槽形的演变规律。为减弱驻波效应的影响,提出了一种抗反射层最优厚度的设计方法。仿真结果表明,建立的曝光和显影模型能有效预测光栅掩模的槽形轮廓,同时可优化抗反射膜的厚度。     

光刻胶特性曲线参数测量的新方法

文中通过台阶实验的数据结合光刻胶光栅掩模的槽形,得到光刻胶特性参数,利用这些参数可以模拟出任一曝光量,任一显影时间,任一空频下,光栅掩模的槽形.为今后制作符合要求的光栅提供有力依据.     

激光光刻中的超分辨现象研究

激光光刻是加工微光学及二元光学掩模的主要手段。光刻的最细线宽对所加工的二元微器件性能起决定作用。本文导出了会聚的高斯光束用于激光光刻时在光刻胶内的光场近似上此可判断出能光刻线条的分辨力。若入射高斯光束受到振中相位调制时,胶层内的光强分布将发生变化,从而影响曝光线条的线宽和质量。计算看出：当入射光中心环受到遮拦时,可以得到超光刻物镜极限分辨的线条宽度（０．６μｍ）,但此时对曝光能量控制要求很高。在激     

Laser writing techniques for photomask fabrication using a femtosecond laser

Photomasks are the backbone of microfabrication industries. Currently they are fabricated by a lithographic process, which is very expensive and time consuming since it is a multi-step process. These issues can be addressed by fabricating photomasks by direct femtosecond laser writing, which is a single-step process and comparatively cheaper and faster than lithography. In this paper we discuss our investigations on the effect of two types of laser writing techniques, namely front- and rear-side laser writing, with regard to the feature size and the edge quality of a feature. It is proved conclusively that for the patterning of masks, front-side laser writing is a better technique than rear-side laser writing with regard to smaller feature size and better edge quality. Moreover the energy required for front-side laser writing is considerably lower than that for rear-side laser writing. Received: 22 May 2001 / Accepted: 14 September 2001 / Published online: 17 October 2001     

Depth of focus estimation based on exposure dose distribution

A defocusing exposure dose distribution model is established with the integral effect of light intensity on time taken into account for laser direct writing on a thin photoresist with total reflection substrate. Exposure dose distribution curves are established using the established model for different photoresist depths. A side slope angle is established for each defocusing amount in accordance with the exposure dose distribution curves, and so depth of focus can be estimated by simply checking to see if the maximum side slope angle with the horizontal is in the range of 80-100°. Simulation results indicate that when laser direct writing is done on a thin photoresist with total reflection substrate using a laser with wavelength equal to 442 nm and a lens with numerical aperture equal to 0.5, the depth of focus estimated using the proposed method is 1 μm, which is just 1/3 of the depth of focus estimated using the method based on intensity distribution. It is therefore concluded that it is the integral effect of light intensity on time that causes the depth of focus estimation error, and the proposed method can be used to achieve a more accurate depth of focus estimation compared to the intensity distribution based method.     

Optodynamic analysis of direct laser writing of graduation lines

The direct laser writing of graduation lines in Cr thin films on glass substrates has been investigated. The Nd-YAG laser and the astigmatic optical system have been used to write rectangular holes in the Cr film. The optimal writing parameters: the laser pulse energy, the Cr layer thickness and the substrate-objective distance were determined using the optoacoustic probe beam deflection method to detect the evaporation of the material. The evaporation is concluded to be the essential process in the laser writing of graduation lines. The rims formed by the surface tension gradient at the hole edges indicate that the laser writing of graduation lines is a typical two-phase removal process.     

用于红外焦平面的正方形孔径球面微透镜阵列研究

针对目前红外焦平面光敏阵列中存在的占空比小、光能利用率低的实际问题,展开了正方形孔径球面微透镜阵列制作及其与红外焦平面阵列集成应用的研究.本文从红外焦平面光敏阵列特点入手,对比分析了正方形孔径相比于传统圆形孔径微透镜阵列在光能利用上的优势.提出正方形孔径微透镜阵列激光直写变剂量曝光制作技术,建立光刻胶曝光数学模型和正方形球面微透镜面型函数,以此为基础,编制直写设备变剂量曝光控制软件;利用长春理工大的学复合坐标激光直写系统和等离子刻蚀机进行相关工艺实验,制作了阵列256×256、单元尺寸40×40 μm²、球面半径60 μm、单元间距1 μm的红外石英微透镜阵列;并将其与相应阵列的碲-镉-汞红外光敏阵列进行集成.结果表明:微透镜的占空比达到95%,红外焦平面光能利用率从原来的60%提高到90% 以上.由此得出结论:变剂量曝光制作微透镜技术是可行的,正方形孔径球面微透镜阵列代替圆形孔径微透镜阵列,对于提高红外探测器的灵敏度、信噪比、分辨率等性能具备明显优势.     

用于红外焦平面的正方形孔径球面微透镜阵列研究

针对目前红外焦平面光敏阵列中存在的占空比小、光能利用率低的实际问题,展开了正方形孔径球面微透镜阵列制作及其与红外焦平面阵列集成应用的研究.本文从红外焦平面光敏阵列特点入手,对比分析了正方形孔径相比于传统圆形孔径微透镜阵列在光能利用上的优势.提出正方形孔径微透镜阵列激光直写变剂量曝光制作技术,建立光刻胶曝光数学模型和正方形球面微透镜面型函数,以此为基础,编制直写设备变剂量曝光控制软件;利用长春理工大的学复合坐标激光直写系统和等离子刻蚀机进行相关工艺实验,制作了阵列256×256、单元尺寸40×40μm2、球面半径60μm、单元间距1μm的红外石英微透镜阵列;并将其与相应阵列的碲-镉-汞红外光敏阵列进行集成.结果表明:微透镜的占空比达到95%,红外焦平面光能利用率从原来的60%提高到90%以上.由此得出结论:变剂量曝光制作微透镜技术是可行的,正方形孔径球面微透镜阵列代替圆形孔径微透镜阵列,对于提高红外探测器的灵敏度、信噪比、分辨率等性能具备明显优势.     

Nuclear Excitation by X-Ray Emission of Femtosecond Laser Plasma

The proposed model of laser plasma emission spectrum formation enables us to determine the absolute value of the laser pulse to plasma emitted radiation conversion factor, profile of the emission spectrum, and frequency distribution of the intensity and energy in the emitted spectra. This is of interest for laser plasma diagnostics and provides a means for direct calculation of the number of excited nuclei in dependent on the parameters of laser pulse. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

激光直写制作高阶螺旋相位板及其性能

将拓扑荷为4的螺旋相位光束与平面光干涉的计算全息图输入到空间光调制器中,得到含有多个衍射级次的高阶涡旋光束。为提高衍射效率,利用激光直写技术制作拓扑荷为4的高阶螺旋相位板,经测定,相位板深度理论数值为1.073 m,测量数值为1.082 m,相位板制作误差在0.83%以内。平行光束通过此相位板时,在夫琅和费衍射场获得一个高质量的高阶光学涡旋,光强分布与理论数值基本吻合,衍射效率达到86%。     

离焦激光直写的线宽稳定方法

为了提高激光直写加工衍射光学元件时的线条质量,提出一种离焦激光直写的线宽稳定方法.该方法通过同时调节激光功率和离焦量,使光刻胶的曝光阈值处于线宽对曝光量的变化率较小位置,从而可以弱化线宽对实际曝光量或光刻胶阈值等变化的敏感度,提高利用离焦方法进行衍射光学元件制作时的线宽稳定性.推导了稳定线宽后的光功率控制模型和线宽模型,模型中的变量仅为离焦量,降低了光功率控制的复杂性.利用632.8 nm的He-Ne激光和NA-0.1的物镜在CCD上对采用该方法后的离焦线宽模型进行验证,实验结果与理论模型吻合较好.该方法对于线宽稳定度较高的衍射光学元件制作具有重要价值.