應(yīng)用于準(zhǔn)分子激光波面整形的二元光學(xué)元件的設(shè)計研究.pdf

1、在MEMS技術(shù)中,準(zhǔn)分子激光微細(xì)加工技術(shù)是一項具有發(fā)展?jié)摿Φ奈⒓庸な侄巍Ｔ诶脺?zhǔn)分子激光進(jìn)行掩模光刻的試驗中,分辨率是決定曝光系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素,不斷提高光刻分辨率一直是人們努力解決的問題。其中,掩模光刻系統(tǒng)中光能分布的均勻性是很重要的。本文在了解目前常用的幾種準(zhǔn)分子激光勻束的方法后,針對實驗室擁有的準(zhǔn)分子激光器的光束特性和實際用途,提出以二元光學(xué)理論為基礎(chǔ),運用微電子加工技術(shù),設(shè)計并且制作了應(yīng)用于準(zhǔn)分子激光波面整形的菲涅爾波帶透鏡。

2、 論文首先從理論上證明了二元光學(xué)元件(BOE)對激光波面的整形作用。使用MATLABR編寫了基于蓋師貝格-撒克斯通(Gerchberg-Saxton)算法的仿真模擬軟件,證實了純相位元件對波面的整形作用。 進(jìn)而,根據(jù)二元光學(xué)理論設(shè)計了均勻器。選擇透鏡的基本單元為菲涅爾波帶片,元件結(jié)構(gòu)為單層復(fù)眼形式。為了和實驗室已經(jīng)擁有的準(zhǔn)分子激光掩模光刻光路相容,確定元件有效尺寸為33mm×33mm,陣列數(shù)目為80×80個,臺階數(shù)為8,主

3、焦距為16.0mm,單元孔徑之為0.4125mm。因為KrF準(zhǔn)分子激光處于紫外波段,所以選擇石英材料(JGS1)作為透鏡材料。 在制作元件的過程中,首先編寫程序計算了單元陣列的各個波帶環(huán)的半徑值,并且根據(jù)計算數(shù)據(jù),使用LEDIT軟件繪制了三塊掩模版,并且加入相應(yīng)的對準(zhǔn)標(biāo)記。緊接著,經(jīng)過試驗反復(fù)摸索,得到對石英材料光刻的最佳曝光時間為13s,同時研究了等離子體刻蝕的參數(shù)選擇問題,比如刻蝕速率的測定和刻蝕時間的確定。根據(jù)元件結(jié)構(gòu)的要

4、求,確定刻蝕量的大小,進(jìn)一步確定了每一次刻蝕的時間。 最終確定試驗參數(shù)：曝光時間為13s,顯影時間60s,定影時間30s,使用氣體為CHF3:180sccm,SF6:60sccm;三次刻蝕的時間分別為T1=9min,T2=4.5min,T3=2.25min;刻蝕速率為V=50nm/min。 對制作完成的元件,使用顯微鏡、三維輪廓儀和電鏡來觀察它的形貌。為了更好地了解它的工作性能,我們測量了它的能量透過率,并且和現(xiàn)有的石英