1 中国科学院理化技术研究所, 北京 100190
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
针对现有离轴检焦技术在浸没式光刻方法中的局限性，提出了一种新的基于干涉的同轴检焦方法。测量光通过光刻物镜入射到硅片表面，在硅片表面反射后再次经过光刻物镜后，测量光和参考光产生干涉条纹，并被CCD接收，从而将硅片的离焦量信息调制在干涉条纹的相位信息中。通过对干涉条纹的相位提取，即可获得硅片的离焦量。仿真结果表明，该方法可以达到λ/25(λ=632.8 nm)的检焦精度，并具有良好的抗噪性，满足浸没式光刻高精度、实时、非接触焦面测量的要求。
测量 同轴检焦 干涉 傅里叶变换 离焦量 中国激光
2013, 40(12): 1208005
1 中国科学院光电技术研究所， 四川 成都 610209
2 中国科学院大学， 北京 100049
光子筛作为一种衍射光学元件，具有较大的色散，不适用于宽光谱成像。光子筛的焦距随着入射波长的增大而减小，而正的折射透镜焦距随着入射波长的增大而增大。应用了折衍混合方法进行光子筛消色差的设计。该设计利用二者相反的色散特性，在光子筛的一侧紧密放置一平凸透镜，从而实现光子筛的消色差设计。并针对可见光光谱进行了设计，分析表明该方法能够实现消色差，且具有一定校正二级光谱的能力，消色差波长与中心波长处焦距相对误差为0.33%，成像光谱带宽为20 nm。与普通单个光子筛相比，该方法有效拓宽了光子筛的成像光谱范围。与使用波带片的折衍混合系统相比，聚焦光斑更小。
几何光学 光子筛 色差 折衍混合 中国激光
2012, 39(12): 1216001
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
光子筛是一种新型的纳米成像元件，具有高分辨、质量轻、体积小及易复制的优点，对于成像系统轻量化以及极短波谱区成像具有重要意义。根据解决的具体问题对国内外光子筛研究成果进行分类，从成像对比度的增加、衍射效率的提高、宽光谱成像和高数值孔径光子筛设计等方面详细介绍了光子筛的发展现状，并针对这四方面研究内容分析了目前尚需解决的技术问题。这些问题仍然是今后光子筛研究的主要方向。指出光子筛实用化面临的其他客观存在的问题，并展望了光子筛在天文望远镜、显微镜和光刻等领域的应用前景。
光学器件 光子筛 成像对比度 衍射效率 宽光谱成像 高数值孔径 激光与光电子学进展
2012, 49(9): 090007
1 中国科学院光电技术研究所， 四川成都 610209
2 电子科技大学光电信息学院， 四川 成都 610054
3 中国科学院研究生院， 北京 100049
针对数字投影光刻技术大面积图形曝光的需求，提出了一种基于灰度模板调制的图形拼接方法，包括图形分割、模板设计、子图形灰度调制、子图形曝光4个步骤。图形曝光前，需要将曝光图形分割为多帧大小为1024 pixel×768 pixel的多个子图形，然后每个子图形与对应模板相乘，实现曝光子图形的预处理。基于数字微镜(DMD)对灰度图形的调制原理，设计了可行的边界灰度调制模板。给出了图形分割的基本方法以及模板设计的原则。计算机仿真实验展示了图形拼接的过程。实验结果表明，该方法能较好地解决大面积图形曝光存在的拼接问题，改善了图形刻蚀的质量。
图像处理 图形曝光 图形拼接 无掩模光刻 数字微镜 灰度调制
1 中国科学院光电技术研究所， 四川 成都 610209
2 中国科学院研究生院， 北京 100049
针对数字微反射镜装置(DMD)无掩模光刻系统，提出并研究了一种数字光栅无掩模光刻对准方法，将硅片的微位移放大显示在数字光栅与硅片物理光栅叠加产生的叠栅条纹中。建立了基于DMD的数字光栅无掩模光刻对准模型，设计了对准标记以及具体的实现方案，并对模型进行了数值仿真和初步的实验验证。结果表明，采用频率可变、图像干净、具有良好周期性结构的数字光栅代替传统的真实掩模光栅，真正实现了零掩模成本；并且采用变频率数字光栅可以扩大测量范围，减小位移测量误差。最终可以实现深亚微米的对准精度，满足目前无掩模光刻对准精度的要求。
光栅 数字光栅 变频率光栅 无掩模光刻 对准方法
中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室, 四川 成都 610209
针对投影光刻机短波长、大数值孔径、短焦深的特点，讨论了一种基于光闸叠栅条纹的纳米检焦方法。该方法采用三角测量的基本原理，利用双光栅光闸叠栅条纹的光强调制机理，并结合像横向剪切器和光弹调制的光学特性，建立了单个光栅周期内焦面位移量和输出光能量线性关系。其具有非接触、强实时性和高稳健性的特点，经理论分析和模拟测试，达到纳米量级的检测精度，可以满足投影光刻高精度、实时、非接触焦面测量的要求。
光学测量 焦面检测 叠栅条纹 光弹调制 横向剪切分束器
为了研究数字灰度光刻成像系统中栅格效应对像质的影响.在成像系统优化参量已有的研究基础上，综合考虑工作效率、光刻准确度、加工制造成本等因素，设计了一种能够有效消除数字灰度光刻成像栅格效应的光刻物镜.此光刻物镜技术指标为,数值孔径NA＝0.3，工作波长λ＝442 nm，倍率10×，分辨率R≤1.2 μm，焦深4 μm，且镜片数量少，光学加工、光学校装公差要求低.结果表明,该镜头完全满足数字灰度光刻高质量成像的需要.
无掩模光刻 反射光调制器件 光刻物镜 光学设计 Maskless lithography DMD Lithography lens Optical designing
针对大面积光栅制作过程易出现的拼接偏差问题,基于标量衍射理论推导拼接光栅远场衍射的光强分布,计算分析几种常见拼接误差对拼接光栅性能的影响,以确定光栅拼接过程的误差容限.研究表明:拼接光栅的远场衍射光场随纵向和横向平移误差的变化呈周期性,且这两种平移误差带来的影响可相互补偿;而拼接光栅的旋转误差对远场衍射光场分布的影响较严重,当旋转误差增大到9587 5×10-5度时,衍射光场的峰值光强降为0.9,且两光栅各自峰值出现的方向成9.587 5×10-5度.
拼接光栅 远场衍射 拼接误差 远场衍射峰值光强
1 四川大学,物理学院,成都,610064
2 中国科学院光电技术研究所,成都,610209
提出用优化成像系统设计参量的方法有效消除基于数字微镜阵列的栅格结构及其衍射对微结构成像质量的影响.模拟结果表明,当照明光源的波长为0.365 μm,系统的数值孔径为0.3左右,缩小倍率为10～20×时,栅格像的可见度在0.1以下,DMD的栅格结构对成像质量的影响大幅降低;对微透镜的成像分析发现,合理的成像系统结构参量能有效地减少栅格的影响.如果结合DMD显示图形的可编程特点,优化图形的结构或灰度,则能在像面获得较理想的曝光量分布,达到快速加工二维和三维微结构的目的.实验结果证实了优化系统参量可有效消除DMD栅格的影响.
数字光刻 像素栅格 优化系统参量 成像质量
1 四川大学,物理科学与技术学院,四川,成都,610064
2 四川大学,物理科学?爰际跹г?四川,成都,610064
考虑厚胶曝光过程中非线性因素的影响及其显影特点,用一套随抗蚀剂厚度发生变化的曝光参数改进的Dill曝光模型,仿真厚层抗蚀剂光刻过程,并比较新曝光模型与原有Dill模型模拟的结果差异.模拟显示,用新曝光模型获得的厚抗蚀剂显影轮廓与实验结果吻合较好;并对厚胶光刻成像机理进行了讨论.通过分析正性厚层抗蚀剂AZ4562的显影轮廓,给出其显影线宽及边墙陡度随显影时间的变化规律,提出应以获得最大边墙陡度作为优化显影时间的思想.对厚度5μm和15μm的抗蚀剂,经计算,可获得良好的抗蚀剂浮雕轮廓的优化显影时间分别为98s和208s.
厚层抗蚀剂曝光模型 显影轮廓 显影线宽 边墙陡度
