基于激光干涉光刻技术的产品防伪包装设计研究

为了提高产品防伪包装设计效果,提出基于激光干涉光刻技术的产品防伪包装设计方法。利用光纤耦合激光传输控制多光束干涉信息,基于光纤波导分束形成技术,集成处理光束传播路径,基于光束振幅、相位和偏振联合调制方法,提取产品防伪包装的防伪状态特征量,基于振幅型或相位型的微结构衍射单元阵列传输方法,构建激光干涉光刻模型,实现四光束、五光束和六光束的多光束激光防伪。测试结果表明,所提方法的被篡改率最低为0.05%,解密时间较短,均在30 ms左右,MSE为0.673%,PSNR为47.40 dB,SSIM为0.975,采用该方法进行产品防伪包装设计,提高了产品的激光防伪能力,降低被篡改率。

波前分割无掩模激光干涉光刻的实现方法

激光干涉光刻不受传统光学光刻系统光源和数值孔径的限制,其极限尺寸CD达到曝光波长 的1/4,研究了波前分割双光束、三光束方法及四光束无掩模激光干涉光刻方法,提出了可用于五光束和多种多光束和多次曝光的梯形棱镜波前分割干涉光刻方法。用自行建立的梯形棱镜波前分割系统进行了多光束干涉曝光实验,得到孔尺寸约220nm的阵列图形。

振幅分割无掩模激光干涉光刻的实现方法

无掩模激光干涉光刻中的分束方法一般有波前分割和振幅分割。研究和比较了振幅分割无 掩模激光干涉光刻方法和系统,包括振幅分割双光束干涉系统、三光束干涉系统、液浸式深紫外干涉系统及全自动干涉光刻系统。建立了双光束双曝光干涉光刻实验系统。模拟和实验结果表明,对点阵或孔阵图形,在同样的图形尺度下,无掩模干涉光刻比传统光刻简单得多。

成像干涉光刻技术与离轴照明光刻技术的对比分析

作为分辨率增强技术(RET)之一,离轴照明技术(OAI)通过调整照明方式,不但能提高分辨率还能很好地改善焦深.成像干涉光刻技术(IIL)利用多次曝光分别记录物体空间频率的不同部分,极大地提高了成像质量,其中大角度倾斜照明是对OAI的扩展.从成像原理和频域范围的角度对IIL和OAI进行了理论研究、计算模拟和对比分析.结果表明,在同样条件下,IIL相对于OAI可更好地分辨细微特征.

掩模投影成像干涉光刻研究

掩模投影成像干涉光刻技术以在很小或几乎不增加光刻系统成本的基础上来提高光刻分辨率为目的,充分利用系统的有限孔径,将掩模图形不同的空间频率分别进行传递,最终以高分辨率对掩模成像。本文阐述了IIL的基本原理,介绍了一种实验系统,并给出了部分模拟和实验结果。研究结果表明,掩模投影成像干涉光刻技术比传统投影光刻能够得到更高的光刻分辨率。

无掩模激光干涉光刻技术研究

介绍了一种不用掩模的光刻技术———激光干涉光刻技术的基本原理,给出了干涉光刻技术的主要特点及一些可能的应用,并对实验系统和初步实验结果进行了分析。研究表明,激光干涉光刻具有大视场和分辨率高和视场宽等优点。

成像干涉光刻技术及其频域分析

传统光学光刻技术(OL)由于其固有的限制,虽然可对任意图形成像,但分辨力较低。无掩模激光干涉光刻技术(IL)的分辨力可达l /4,却局限于周期图形。成像干涉光刻技术(IIL)结合了二者的优点,用同一个系统分次传递物体不同的空间频率,能更有效地传递物体的信息,以高分辨力对任意图形成像。初步模拟研究表明,在同样的曝光波长和数值孔径下,对同样特征尺寸的掩模图形,IIL得到的结果好于OL。在CD=150nm时,IIL相对于OL把分辨力提高了1.5倍多。

超高真空精密四刀狭缝的结构原理及有限元分析

针对上海光源X射线干涉光刻(XIL)光束线对狭缝精度的要求,提出了一种应用于超高真空的精密四刀狭缝机构及热缓释方案。给出了四刀狭缝机构的工作原理,其四个缝片独立运动,采用线性驱动装置及精密直线导轨来实现开合。根据XIL光束线的特点,设计了一种合理有效的热缓释方案,对缝片进行了热-结构耦合分析。对狭缝的精度指标进行了测试。结果显示:该四刀狭缝的分辨率优于0.1μm、运动重复精度优于2μm、刀口直线度优于2.5μm、平行度优于0.5mrad,可以精确实现狭缝在水平和垂直方向-5～250μm的开度,缝片在热负载下的最大热变形控制在0.034μm。得到的结果表明,该精密四刀狭缝具有高的精度和稳定性,可满足XIL光束线的使用要求,现已实际使用并制备出了100nm周期的刻蚀线结构。

采用双向偏置曝光的成像干涉光刻技术

成像干涉光刻技术(IIL)具有干涉光刻技术(IL)的高分辨力和光学光刻技术(OL)产生任意形状集成电路特征图形的能力。在IIL中,按掩模图形的不同空间频率成份分区曝光,并使其在抗蚀剂基片上非相干叠加,得到高分辨抗蚀剂图形。本文在研究一般三次曝光IIL原理基础上,提出采用沿X轴正、负方向以及沿Y轴正、负方向偏置的双向偏置照明,分别曝光+X方向、-X方向、+Y方向、-Y方向的高空间频率分量并与垂直于掩模方向的低空间频率分量曝光相结合的五次曝光IIL。理论和计算模拟表明,该方法可以提高图形对比度和分辨力,并减小因调焦误差引起的图形横向位移误差,有利于改善抗蚀剂图形质量。

双光束双曝光与四光束单曝光干涉光刻方法的比较

双光束双曝光和四光束单曝光是无掩模激光干涉光刻的两种典型方法,都容易利用现有光刻工艺,在不需掩模和高精度光刻物镜的情况下,用简单廉价光学系统在大视场和深曝光场内形成孔阵、点阵或锥阵等周期性图形。双光束双曝光法得到的阵列图形周期极限为λ/2;四光束单曝光的周期略大,为前者的2倍。模拟和实验结果表明,通过控制曝光和显影工艺,双光束双曝光较四光束单曝光能更灵活地得到孔阵或点阵,而四光束单曝光得到的图形孔与孔之间没有鞍点,较双光束双曝光形成的孔侧壁更陡。这两种方法在需要在大面积范围内形成孔或点这类周期阵列图形的微电子和光电子器件的制造领域有很好的应用前景。

压印技术制备超高密度Si2Sb2Te5基相变存储阵列

采用低成本、高效率的压印技术实现了高密度相变存储器(PCRAM)存储阵列的制备,开发出Si2Sb2Te5(SST)新材料的4Gbit/inch2存储阵列,存储单元面积为0.04μm2;利用SEM观测压印获得的光刻胶图形阵列以及刻蚀后的SST存储阵列,其单元外形均具有高度的一致性,且单元特征尺寸的3倍标准差均小于6nm;利用AFM研究了SST存储单元的I-V特性,阈值电压为1.56V,高、低电阻态阻值变化超过两个数量级。实验结果表明了SST新材料及压印技术在PCRAM芯片中的应用价值。

纳米光刻技术

纳米科学技术将成为新世纪信息时代的核心 .纳米量级结构作为研究微观量子世界的重要基础之一 ,其制作技术是整个纳米技术的核心基础 ,已成为当前世界科学研究急需解决的问题 .文章针对目前的科技发展情况 ,介绍了几种纳米光刻技术的实现新途径、发展现状和关键问题 .详细阐述了波前工程、电子束光刻、离子束光刻、X射线光刻、原子光刻、干涉光刻、极紫外光刻以及 15 7光刻的原理和实现难点 .作为下一代各种光刻技术 ,它们都有望实现纳米量级的图形 ,但各种技术可实现的分辨力极限有所不同 .5 0nm以上分辨力可以用 193nm光刻结合波前工程和干涉光刻实现 .5 0nm左右的分辨力可用极紫外光刻、15 7光刻和 12 6nm光刻实现 .而电子束光刻、离子束光刻、X射线光刻、原子光刻则可望实现几个纳米的分辨力 .但是这些技术的完善还有待于诸如光学系统、抗蚀剂、精密控制等等相关技术的成熟 .文章还讨论了纳米光刻技术的应用前景 .

采用梯形棱镜波前分割的激光干涉光刻技术

光学光刻技术在微细加工和集成电路(IC)制造中一直是主流技术。随着IC集成度的提高,要求越来越高的光刻分辨力,但光学光刻的分辨极限受光刻物镜数值孔径(NA)和曝光波长(λ)的限制。激光干涉光刻技术具有高分辨、大视场、无畸变、长焦深等特点,其分辨极限为λ/4,在微细加工、大屏幕显示器、微电子和光电子器件、亚波长光栅、光子晶体和纳米图形制造等领域有广阔的应用前景。阐述了激光干涉光刻技术的基本原理。提出了一种采用梯形棱镜作为波前分割元件的激光干涉光刻方法。建立了相应的曝光系统,该系统可用于双光束、三光束、四光束和五光束等多光束和多曝光干涉光刻。给出了具有点尺寸约220nm的周期图形阵列的实验结果。

硒化锌衬底表面仿生宽带增透微结构的设计及制作

采用时域有限差分法研究了硒化锌基底的抛物线型周期阵列仿生微结构的光学性质,重点分析了微结构阵列的周期、高度、占空比和形状轮廓等对反射率的影响,得到了有较好增透效果的结构参数。根据模拟参数进行两次干涉曝光制备掩模,采用反应离子刻蚀技术制备周期阵列微结构。通过场发射扫描电子显微镜对微结构的表面形貌进行表征,并采用傅里叶变换红外光谱仪在中红外波段分别对双面抛光、单面微结构的硒化锌片进行透过率测试。结果表明:单面微结构样品在2~5μm范围内的整体平均透过率比双面抛光硒化锌基片提高了10%,在2.3μm处的最大透过率为82%。

环境适应性中红外宽带减反射元件的研制

通过微结构结合镀膜的方法成功设计和制备了中红外宽带减反射元件。首先,利用FDTD Solutions软件,模拟了微结构周期、占空比、高度以及膜层厚度对所需波段透射率的影响规律,得到较好增透效果的微结构和膜层结构参数;根据设计参数,采用激光干涉曝光和反应离子束刻蚀技术在蓝宝石表面制备出相应微结构,然后在其表面镀制相应厚度的SiO2膜。测试结果表明:仅有单面微结构的蓝宝石元件在1.5~4μm波段的平均透射率达到92.3%,具有复合结构的蓝宝石元件在该波段的平均透射率高达98.7%,相对双面抛光蓝宝石样品透射率提升11.0%左右,实现了蓝宝石表面的宽带增透;对具有复合结构的蓝宝石元件进行了湿度验证和高低温循环实验,实验前后透射率曲线无明显变化,且无明显水吸收,说明该元件具有很好的环境适用性。