衍射光学元件在无掩模光刻中的应用

描述了波带片/多孔透镜阵列无掩模光刻方法,着重介绍了波带片的几何结构特点和衍射聚焦特性,研究了影响光刻分辨率的因素和使用位相型波带片代替振幅型波带片提高衍射效率的设计方法,讨论了高级衍射焦点对波带片的光刻对比度的影响及消除措施,表明了波带片光刻有光刻对比度和高光刻分辨率受限于最小结构尺寸两个技术难点。对比介绍了多孔透镜的结构和衍射聚焦原理,论述了利用多孔透镜抑制高级衍射焦点和焦平面上次级大的特性,可以提高光刻对比度、提高光刻分辨率、克服波带片受限于最小结构尺寸的缺点。     

上海第三代同步辐射装置及其在光刻和LIGA中的应用

对即将动工的上海第三代同步辐射装置及其主要参数作了介绍,叙述了目前同步辐射ｘ射一光刻和ＬＩＧＡ的一些技术进步情况,并对未来ＳＳＲＦ光刻实验珠应用前景作了简要分析。     

电子束抗蚀剂图形结构的倒塌与粘连

首先从实验现象出发,阐述了纳米级高密度、高深宽比电子抗蚀剂图形结构发生倒塌与粘连的主要几何因素及其关系。除了结构的几何因素外,结合"Beam Sway"模型分析了抗蚀剂微细结构在制作过程中的受力情况。在上述工作的基础上,提出了克服纳米级高密度、高深宽比电子抗蚀剂图形结构倒塌与粘连的相应措施。其中,通过实验验证了超临界CO2干燥技术对于电子束抗蚀剂ZEP520A用于制作周期200nm及150nm、深宽比超过4的光栅图形结构具有良好的效果。     

高线密度X光透射光栅衍射效率

高线密度X光透射光栅是各种高分辨光栅摄谱仪的核心色散元件,为了获得较高的光谱分辨率,工作在2~5 keV能区的光谱仪需要使用5000 l/mm的X射线透射光栅。为了获得光栅的绝对衍射效率,采用同步辐射光在多个能点对5000 l/mm的X光透射光栅进行衍射效率实验标定,通过光栅相对衍射效率拟合获得了光栅结构参数,与光栅结构测量结果非常接近。然后,采用衍射效率的矩形栅线模型,计算得到了光栅的绝对衍射效率。     

利用螺旋型波带片进行边缘增强成像

为了提高对等离子体内界面区域的诊断精度,研究了利用螺旋型波带片实现边缘增强成像的技术。制作了用于可见光波段的一阶螺旋型波带片,最外环宽度3 μm。利用螺旋型波带片对振幅式物体进行了边缘增强成像,实验获得了成像物体内边界区域的清晰图像,界面区域的成像强度得到很大增强。通过实验测量发现,当物距在菲涅耳衍射区域内时,螺旋型波带片也能够获取较好的成像质量,表明螺旋型波带片具有较大的视场角,能够对大尺度物体进行边缘成像。基于螺旋型波带片的边缘增强成像可以弥补传统成像方式对界面区域成像的不足,提高对等离子体内界面区域的诊断能力。     

2000 1/mm X射线镂空透射光栅的制备研究

在满足工艺要求的前提下,通过模拟光栅衍射,设计出镂空透射光栅模型,在此基础上将电子束和X射线光刻技术相结合,研究了制造2000 1/mm X射线镂空透射光栅的新工艺技术.首先利用电子束光刻和微电镀技术在镂空聚酰亚胺薄膜底衬上制备X射线母光栅掩模.然后利用X射线光刻和微电镀技术实现了光栅图形的复制,之后采用紫外光刻和微电镀技术制作加强筋结构,最后通过腐蚀体硅和等离子体刻蚀聚酰亚胺完成镂空透射光栅的制作.从此新的制造工艺结果上来看.制备的光栅栅线平滑,占空比合理,侧壁陡直,不同光栅之间一致性好,完全可以满足应用需求,充分表明了该制造技术是透射式X射线衍射光学元件制造的良好选择.     

Fabrication and Characterization of Si Nanocrystals Synthesized by Electron Beam Evaporation of Si and SiO2 Mixture

Silicon nanocrystals synthesized by electron beam （e-beam） evaporation of Si and SiO2 mixture are studied. Rutherford backscattering spectrometry of the as-deposited Si-rich silicon dioxide or oxide （SRO） thin film shows that after evaporation, the Si and SiO2 concentration is well kept, indicating that the e-beam evaporation is suitable for evaporating mixtures of Si and SiO2. The SRO thin films are annealed at different temperatures for two hours to synthesize silicon nanoerystals. For the sample annealed at 1050℃, silicon nanoerystals with different sizes and the mean diameter of 4.5 nm are evidently observed by high resolution transmission electron microscopy （HRTEM）. Then the Raman scattering and photoluminescence spectra arising from silicon nanocrystals are further confirmed the above results.     

自支撑透射光栅的设计、制作和测试

采用标量衍射理论和严格耦合波理论分别计算和讨论了金自支撑透射光栅的衍射效率随波长和光栅周期变化的情况并设计了光栅的结构参数.制作了周期为300 nm、线宽/周期比为055、厚度为200 nm、总面积为1 mm×1 mm、有效面积比为65%的金自支撑透射光栅.在国家同步辐射实验室检测了该光栅在55—38 nm波长范围内的绝对衍射效率.检测结果表明所制作的光栅在8 nm附近具有接近10%的最大衍射效率,并且该光栅对于波长15—35 nm范围内的极紫外波段具有基本稳定的衍射效率.     

随机位相菲涅耳透镜阵列激光束匀化

为降低干涉带来的影响,将一种随机位相分布引入菲涅耳透镜阵列,对阵列中每一个菲涅耳透镜施加0或π的二值化位相变化,打乱阵列位相的周期性排布,减少微透镜后多光束在匀化面干涉带来的影响.通过数值计算对激光束的匀化过程进行了模拟,设计的菲涅耳透镜口径为0.5 mm,焦距为6mm,阵列数目为20×20,光斑整体均匀度达到90%,光束能量利用率达到96%.利用设计和制备的16台阶随机位相型菲涅耳透镜阵列对1 064nm波长的激光光束进行匀化,均匀度为83%,光束能量利用率为89%.研究结果表明,通过引入随机位相可有效减少干涉带来的影响,提高微透镜阵列对单模高斯光束的匀束效果.     

Problems on fabrication of computer-generated holograms for testing aspheric surfaces

Interferometric optical testing using computer-generated hologram （CGH） can give highly accurate measurement of aspheric surfaces has been proved. After the system is designed, a phase function is obtained according to the CGH＇s surface plane. For the requirement of accuracy, an optimization algorithm that transfers the phase function into a certain mask pattern file is presented in this letter, based on the relationship between the pattern error of CGH and the output wavefront accuracy. Then the writing machine is able to fabricate such a mask with this kind of file. With that mask, an improved procedure on fabrication of phase type CGH is also presented. Interferometrie test results of an aspherie surface show that the whole test system obtains the demanded accuracy.