几种常用光学材料的离子束刻蚀特性研究

利用基于射频离子源的离子束刻蚀装置，分别以氩气、三氟甲烷为工作气体，初步研究了离子能量、束流和加速电压等条件对K9、石英、氧化硅薄膜、氧化铪薄膜这4种常用光学材料和光刻胶的离子束刻蚀特性和反应离子束刻蚀特性的影响．实验结果表明：以三氟甲烷为工作气体的反应离子束刻蚀，在较低离子能量、束流和加速电压的条件下，就可对氧化硅薄膜和氧化铪薄膜实现较高的刻蚀选择比（分别为2．5：1和1：1）．并在此基础上，研制出亚微米周期的氧化硅光栅和氧化铪光栅，其中氧化硅光栅线条的侧壁倾角大于85°；氧化铪光栅在1064nm自准直入射角下的负一级衍射效率高于95％．     

离子束刻蚀光栅掩模图形转移分析

依据特征曲线法推导出非晶体表面的离子束刻蚀模拟方程;结合全息光栅的刻蚀特点开发出离子束刻蚀模拟程序。模拟程序获得的模拟刻蚀参数可以用于类矩形光栅的刻蚀工艺参数设计,准确地描述不同工艺过程、工艺参数对最终刻蚀结果的影响,进而实现离子束刻蚀过程的可控性和可预知性。     

CF_4反应离子束刻蚀在微细加工中的应用

随着半导体集成电路的超大规模化和集成光学领域科研工作的进展,微细图形的线条宽度已进入亚微米数量级.由于衍射的限制,传统的光刻工艺不能满足要求,同时,由于钻蚀现象,湿法化学刻蚀也不能适应微细图形的加工.人们借助于电子束曝光和离子束刻蚀,以获得高分辨率的图形.反应离子束刻蚀RIBE(Reactive Ion Beam Etchins)是一项很有潜力的微细加工技术,它具有刻蚀速率快,选择性好,分辨率高,无钻蚀和表面损伤小等优点.本文报道CF_4反应离子束刻蚀带有电子束抗蚀剂PMMA 掩模的SiO_2的一些实验结果.     

聚焦离子束刻蚀多晶TiNi薄膜的表面形貌

报道了TiNi薄膜的聚焦离子束刻蚀特征及刻蚀后的表面形貌．测量结果表明薄膜的表面粗糙度随刻蚀深度呈非线性变化,当刻蚀深度等于0．1μm时,表面粗糙度为最小（5．26nm,刻蚀前为14．88nm）;刻蚀深度小于0．1μm时,表面粗糙度随刻蚀深度的增大而减小;当刻蚀深度大于0．1μm时表面粗糙度随刻蚀深度增大而增大,其原因是刻蚀深度大于0．1μm后表面出现了清晰的周期性条纹结构．此外,表面粗糙度随聚焦离子束流的增大而减小,当离子束流为2．5nA时,表面粗糙度从刻蚀前的14．88nm减小到4．67nm．     

氩离子束刻蚀制作大面阵微透镜阵列

对制作大面阵微透镜阵列的氩离子束刻蚀技术进行了讨论和分析．实验结果表明,衬底材料不同时,制作表面形貌良好并具有预定参数指标要求的微透镜阵列的工艺条件有明显的差异,给出了在几种衬底材料上刻蚀制作面阵微透镜阵列的离子束刻蚀速率与离子束能量之间相互关系的实测结果．     

同步辐射真空紫外球面闪耀光栅研究

采用全息－离子束刻蚀微细加工技术在石英基板上成功地刻蚀出了１２００线／ｍｍ、闪耀角５°１０’的锯齿槽形闪耀光栅．对全息光刻、显影等掩模制作工艺和离子束刻蚀参数的控制等进行了讨论，还给出了在同步辐射光化学光束线上的测试结果．     

条形射频源大口径离子束刻蚀机性能(英文)

针对大尺寸基底往复扫描条形离子束来实现大面积刻蚀的特点,实验测试了基于射频感应耦合等离子体离子源大型离子束刻蚀机的性能.利用法拉第筒扫描探测系统在线测量束流密度,通过控制气体流量、调节加速电压等,得到了纵向束流密度±5.3%均匀性的较好结果.刻蚀实验表明40 cm长度范围刻蚀深度均匀性为±5.4%,同时具有较好的束流稳定性.添加束阑,并结合掩模修正束流,会得到更好的束流密度与刻蚀深度均匀性.     

微光学阵列元件离子束刻蚀制作的分析与讨论

阐述了利用离子束刻蚀技术制作微光学阵列元件的工艺条件,研究和实验结果表明,通过光刻热熔法制作的光致抗蚀剂掩模图形经具有不同能量的离子束刻蚀后可以有效地现役中衬底材料上所作的选择性转移,所作的理论分析结果为非球面微光学阵列元件的制作提供了一条可行的技术途径。     

氩离子束刻蚀制作大面阵微透镜阵列

对制作大面阵微透镜阵列的氩离子束刻蚀技术进行了讨论和分析。实验结果表明,衬底材料不同时,制作 表面形貌良好并具有预定参数指标要求的微透镜阵列的工艺条件有明显的差异,给出了在几种衬底材料上刻蚀制作 面阵微透镜列的离子束刻蚀速率束能量之间相互关系的实测结果。     

干湿法腐蚀工艺条件下CdTe薄膜光谱研究

采用等离子束溅射轰击刻蚀和溴甲醇腐蚀对CdTe薄膜表面进行后处理.对比研究了2种腐蚀条件下CdTe薄膜的光谱特性.结果表明:等离子束溅射轰击刻蚀可以彻底清除CdTe薄膜表面的氧化层,刻蚀后的CdTe薄膜颗粒更为均匀致密,等离子体刻蚀与溴甲醇腐蚀相比,可以改善CdTe薄膜表面的粗糙度,增强薄膜的附着力,改善薄膜的性能.     

微光学阵列元件离子束刻蚀制作的分析与讨论

阐述了利用离子束刻蚀技术制作微光学阵列元件的工艺条件．研究和实验结果表明,通过光刻热熔法制作的光致抗蚀剂掩模图形经具有不同能量的离子束刻蚀后可以有效地实现向衬底材料上所作的选择性转移,所作的理论分析结果为非球面微光学阵列元件的制作提供了一条可行的技术途径．     

二级透镜聚焦离子束系统及其对中方法

介绍了一台使用液态金属离子源的二级透镜亚微米聚焦离子束系统。系统使用了可以微动的针尖以及电可调现场可变束径束流技术，在加速电压为１５ｋｅＶ，束流为３０ｐＡ时，束径可达到１００ｎｍ。在系统设计时，提出了逐级可测性原则，并在设计结构时同时设计一套科学的调整方案，使二级透镜系统的对中调整更加迅速可靠。探讨了一种新的对中判断方法，称为漂移法，就是在保证光阑孔和透镜光轴合轴很好的情况下，聚焦电压偏移一定量时像点位置的漂移最小时物点离轴最近。漂移法比常用的束径最小法更加灵敏、可靠。     

条形射频源大口径离子束刻蚀机性能

针对大尺寸基底往复扫描条形离子束来实现大面积刻蚀的特点，实验测试了基于射频感应耦合等离子体离子源大型离子束刻蚀机的性能．利用法拉第筒扫描探测系统在线测量束流密度，通过控制气体流量、调节加速电压等，得到了纵向束流密度±5．3%均匀性的较好结果．刻蚀实验表明40cm长度范围刻蚀深度均匀性为±5．4%，同时具有较好的束流稳定性．添加束阑，并结合掩模修正束流，会得到更好的束流密度与刻蚀深度均匀性．     

微透镜阵列的离子束溅射刻蚀研究

微透镜阵列的离子束溅射刻蚀研究张新宇易新建赵兴荣麦志洪何苗（华中理工大学光电子工程系武汉４３００７４）刘鲁勤（航天部二院２５所北京１００５８４）利用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和表面探针测试，分析了采用离子束溅射刻蚀技术所制作的石英微透镜阵列器件的表面微...     

SiN薄膜纳米孔芯片制造工艺实验研究

针对第3代基因测序的需求,提出一种大规模的氮化硅薄膜纳米孔芯片制造技术.通过测量不同膜厚氮化硅薄膜的应力,选择适用于纳米孔制造的最佳厚度为100 nm.采用低压化学气相沉积、反应离子刻蚀和释放工艺制备出高成品率的氮化硅纳米薄膜芯片.在此基础上,使用聚焦离子束和高能电子束实现氮化硅薄膜纳米孔的制造.研究聚焦离子束刻蚀时间、电流与纳米孔直径的关系.实验结果表明,采用聚焦离子束将氮化硅薄膜的厚度减薄至40 nm以下时,制作纳米孔的效果更好.采用聚焦离子束制造的氮化硅薄膜纳米孔最小直径为26 nm,而采用电子束制备的最小直径可达3.5 nm.该方法为基于固体纳米孔的DNA测序检测提供了有力的支撑.     

长焦距Si微透镜阵列的制作及点扩散函数测量

针对用常规光刻热熔法制作折射型微透镜阵列的过程中,临界角效应严重制约了长焦距微透镜阵列制作问题,提出了曲率补偿法;在经过常规光刻热熔成形和离子束刻蚀技术制成的硅微透镜阵列上再涂敷几层光刻胶,以降低各单元微透镜的曲率,然后再次进行加热固化和离子束刻蚀。扫描电子显微镜（ＳＥＭ）显示微透镜阵列为表面极为平缓的方底拱面阵列,表面探针测试结果显示用补偿刻蚀法制作的微透镜的物方Ｆ数和像方Ｆ‘数分别可达到４９．     

长焦距Si微透镜阵列的制作及点扩散函数测量

针对用常规光刻热熔法制作折射型微透镜阵列的过程中,临界角效应严重制约了长焦距微透镜阵列制作问题,提出了曲率补偿法在经过常规光刻热熔成形和离子束刻蚀技术制成的硅微透镜阵列上再涂敷几层光刻胶,以降低各单元微透镜的曲率,然后再次进行加热固化和离子束刻蚀.扫描电子显微镜(SEM)显示微透镜阵列为表面极为平缓的方底拱面阵列,表面探针测试结果显示用补偿刻蚀法制作的微透镜的物方F数和像方F＇数分别可达到49.26和53.52,并且微透镜的点扩散函数比较接近理想值.     

离子束刻蚀固体表面貌相变化的特征曲线及计算机模拟

当固体表面被荷能离子轰击时,表面貌相发生变化,早在Wehner的实验中就观察到被溅射的球形靶变成为圆锥形状,后来Stewart等对圆锥的形成进行了讨论,指出最终圆锥的底角应为使溅射率Y(θ)取极大值的角度θ_P.本文导出了离子束刻蚀固体表面貌相变化的特征曲线方程,利用微机对球形靶表面貌相变化进行了模拟.其结果和实验基本一致,但圆锥底角为θ_,即是对应于刻蚀速率v(θ)为极值的角度.并从理论上给了初步说明.     

液态金属离子源与聚焦离子束的研制进展

为了适应大规模集成器件制作工艺发展的需要，开展了液态金属离子源（ＬＭＩＳ）和聚 焦离子束（ＮＢ）的研究。研制成针型、同轴针型与毛细管型的镓与金ＬＭＩＳ，Ａｕ－Ｓｉ、Ａｕ－ Ｓｉ－Ｂｅ与 Ｐｄ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｂｅ－Ｂ三种共晶合金型 ＬＭＩＳ：研究了带有控制栅极的 ＬＭＩＳ的控 制性能；编制了计算聚焦离子枪所需的程序；制成三种型式的聚焦离子枪并获得０．１μｍ 直径的聚焦离子束；制成扫描离子显微镜（ＳＩＭ）；初步开展了刻蚀试验。     

聚焦离子束系统的研制

研制了一台具有二级透镜的聚焦离子束（ＦＩＢ）装置。它利用液态金属离子源：镓和金硅合金。离子束束斑在０．３μｍ左右，最小束斑达０．２１μｍ。能稳定、长时间地运行。文中论述了该系统的总体结构，对聚焦离子束系统的核心部件离子光学系统及辅助系统的参数选择、以及它们的结构特点作了详细的讨论，最后给出了系统的实验结果。并用离子束进行刻蚀工艺的研究，给出了ＦＩＢ在镀了一层金膜的硅样品进行刻蚀的电子扫描显微镜照的图象。