用反应离子刻蚀技术制作二元光学元件

介绍了利用反应离子刻蚀技术制作二元光学元件的原理和方法，给出了制作结果。     

制作石英二元衍射光学元件工艺研究

介绍在微电子加工工艺设备的基础上研究制作８位相台阶衍射光学元件（ＤＯＥ）的工艺方法。对光刻曝光、反应离子刻蚀（ＲＩＥ）等关键工艺进行了实验，得到有实用价值的工艺参数和数据。     

反应离子刻蚀工艺仿真模型的研究

以ＳＦ６／Ｎ２混合气体对Ｓｉ反应离子刻蚀工艺研究为例提出干法刻蚀计算机工艺模拟的方法：在分段拟合优化工艺条件下采用人工神经网络该当建立干法刻蚀仿真模型,可以预测绘定射频功率、总气流量下刻蚀速率和纵横比,并且以仿真实验数据训练模型学习,模型具有通用性,与设备无关。     

彩色PDP光刻工艺的优化理论和设计

提出了用有效时差优化彩色PDP光刻工艺参数的理论和优化设计方法，并用实例说明了该理论的实用性。     

锗表面二维亚波长结构的反应离子刻蚀制备

为了获得具有金字塔结构的二维亚波长结构表面,提高其高宽比,用掩模曝光光刻及反应离子刻蚀技术,以SF6和O2为反应气体,在Ge衬底上制备了二维亚波长结构.用扫描电镜对刻蚀图形的形貌进行了观察,研究了功率、气压、气体流量及掩模图形对刻蚀图形的影响.结果表明:刻蚀图形腰部被优先刻蚀,形成凹陷的侧壁轮廓;O2流量增大有利于在侧壁形成保护层,从而减小腰部刻蚀、增大顶部及根部刻蚀;功率及气压过大或过小均会使侧壁刻蚀较大;方形图案比圆形图案掩模更有利于刻蚀出深度较大的亚波长结构.     

硅基光子晶体板的光刻和反应离子刻蚀

用光刻和反应离子刻蚀的方法对硅材料光子晶体板的制作进行了研究。实验发现,与激光 直写曝光相比,光刻曝光更有利于胶上图形的陡直度。扫描电子显微镜测试表明,反应离子刻蚀后得到深3.3μm,晶格周期10.95μm,占空比50%的孔状光子晶体板结构,孔的陡直度保持较好,基本满足设计要求。     

环氧基负性光刻胶加工微结构的试验研究

在正交试验的基础上,将BP神经网应用于负性光刻胶(SU-8)加工高分辨率和高深宽比微结构的工艺研究,建立了光刻图形质量与前烘时间、前烘温度、曝光量、后烘时间之间的预测模型,该模型采用三层前向网络,学习算法为梯度下降法。通过实验,得出:前烘温度与前烘时间对光刻质量影响最大,对120～340μm厚的光刻胶,前烘温度取90℃,前烘时间50~100min时,图形的相对线宽差最小;最佳后烘时间(85～95℃)为30min;超声搅拌能缩短显影时间,改善图形质量。试验结果与网络预测结果吻合。结果表明,将BP神经网络应用于UV-LIGA技术中,可以优化光刻工艺。     

SiO2平面光波导工艺中的反应离子刻蚀研究

利用反应离子刻蚀工艺实现硅基SiO2平面光波导的刻蚀,研究了不同刻蚀条件对刻蚀速率、刻蚀选择比、刻蚀侧壁光洁度等刻蚀结果的影响,并首次研究了分别以无定形硅与多晶硅作为SiO2波导刻蚀掩膜对刻蚀垂直度的影响.利用改进的SiO2反应离子刻蚀工艺,得到了传输损耗极低的SiO2光波导.     

反应离子束刻蚀母盘研究

对反应离子束刻蚀母盘和玻璃衬底光盘的工艺进行了探讨,在该工艺中,光刻胶用于图形掩膜,ＣＦ４气体用于反应离子束刻蚀并将预刻槽转移到玻璃衬底上,预刻槽的形状和深度由刻蚀机的设置条件控制。ＳＥＭ照片表明,刻蚀在玻璃衬底上的预刻槽的道间距为１．６μｍ,槽深０．１μｍ,槽宽０．６μｍ,符合光盘预刻槽的基本标准,说明该工艺是微细加工母盘凹坑和预刻槽的较好办法。     

HfO2薄膜的反应离子刻蚀特性研究

研究了HfO2薄膜在CHF3/Ar和SF6/Ar等气体中的反应离子刻蚀机理.结果表明刻蚀气体的组分和射频偏压对刻蚀速率有较大影响,而气体流量影响不大.CHF3和SF6与HfO2的反应产物具有较好的挥发性,Ar的引入不仅可以打破分子之间的键合促进刻蚀产物的形成,而且通过轰击加快产物从材料表面解吸,从而提高HfO2刻蚀速率.AFM测量结果表明刻蚀降低了HfO2表面粗糙度,显示刻蚀工艺对材料的低损伤.     

离子束旋转刻蚀工艺误差对均匀照明的影响

介绍一种离子束旋转刻蚀工艺,该工艺可用于制作真正意义上连续位相分布的衍射光学元件。对工艺系统中离子束不均匀度和基片与掩模板中心对准误差对器件性能的影响作了模拟计算,并根据对误差的模拟分析提出了工艺改进方案。     

光刻胶灰化用于全息离子束刻蚀光栅制作

针对全息离子束刻蚀衍射光栅制作中,光刻胶光栅浮雕图形的制作是至关重要和困难的,引入O2反应离子刻蚀对光刻胶光栅进行灰化处理,给出光刻胶灰化技术在全息离子束刻蚀衍射光栅制作闪耀光栅、浅槽矩形位相光栅、自支撑透射光栅中的具体应用。实验结果表明,这一新工艺的突出优点是降低了苛刻的全息曝光、显影要求,使得光栅线条光滑、线空比和槽深可控。     

KZ-400离子束刻蚀装置的研制

日前我室为制作大口径(400 mm×400 mm)衍射光学元件需要,成功研制了一台KZ-400离子束刻蚀装置。它是基于物理溅射效应,将基底匀速扫描条形离子束,连续铣削材料的原子层来实现大面积刻蚀。通过对关键部位的有限元计算,分析影响装置性能的主要因素,优化工艺结构,使各项指标达到了设计要求,现已投入运行。     

石英和BK7玻璃的离子束刻蚀特性研究

石英和BK7玻璃是常用的光学材料和微系统材料.用Ar作为工作气体对石英和BK7玻璃及其掩模材料AZ1350的离子束刻蚀特性进行了研究,分析了离子能量、离子束流密度和离子束入射角等几种因素对刻蚀速率和选择比的影响,结合相关理论得到了相应的刻蚀速率拟合方程.AFM测量结果表明刻蚀工艺对材料的低损伤.由于与光刻胶的刻蚀选择比较低,随着石英和BK7玻璃刻蚀深度的增加,图形转移精度下降.因此提高刻蚀选择比是获得高分辨率图形的前提.     

Reactive Ion Etching in the Gaseous Electronics Conference RF Reference Cell

This paper describes the results of using the GEC reference cell as a reactive ion etcher. Silicon wafers with layers of polysilicon and silicon dioxide on crystaline silicon patterned with photoresist have been investigated with fluorine and chlorine chemistries. Scanning electron microscopy (SEM), profilometry, and refraction techniques were used to determine the etch parameters such as etch rate, uniformity and selectivity. The discharges are in general monitored by measuring the optical emission spectroscopy and the bias voltages. For fluorine chemistries, etch rates ranged from 5 nm/min to 177 nm/min, and for chlorine chemistries, etch rates ranged from 25 nm/min to 90 nm/min. Depending upon the discharge and chemistry conditions, similar etch rates and etch patterns of different GEC cells were obtained. Etch rates and relative fluorine concentrations obtained from a commercial etcher were compared to the GEC reference cell and were found to be similar although the GEC cell generally gave lower etch rates than the commercial etcher.     

离子束刻蚀机工作台的改造

合肥国家同步辐射实验室光学元件组现承担 863 -4 16-2子项目“用于激光驱动靶面均匀照明位相片的制造”。在位相片的制造过程中所遇到的关键问题之一是如何使基片上的掩模板中心和基片中心精确对准 ,要求对准台套准误差小于 10μm,重复套准误差小于 2 0μm,刻蚀基片的综合误差小于 30μm,静态真空度小于 1× 10 - 4Pa。为此我们对 L KJ-1C-D-150离子束刻蚀机进行了改造 ,设计了一套三维可调的掩模工作台 ,并对其进行了测试 ,给出了测试后的刻蚀结果     

Crystallographic Orientation Dependent Reactive Ion Etching in Single Crystal Diamond

Sculpturing desired shapes in single crystal diamond is ever more crucial in the realization of complex devices for nanophotonics, quantum computing, and quantum optics. The crystallographic orientation dependent wet etch of single crystalline silicon in potassium hydroxide (KOH) allows a range of shapes to be formed and has significant impacts on microelectromechanical systems (MEMS), atomic force microscopy (AFM), and microfluidics. Here, a crystal direction dependent dry etching principle in an inductively coupled plasma reactive ion etcher is presented, which selectively reveals desired crystal planes in monocrystalline diamond by controlling the etching conditions. Using this principle, monolithic diamond nanopillars for magnetometry using nitrogen vacancy centers are fabricated. In these nanopillars, a half‐tapering angle up to 21° is achieved, the highest angle reported in the literature, which leads to a high photon efficiency and high mechanical strength of the nanopillar. These results represent the first demonstration of a crystallographic orientation dependent reactive ion etching principle, which opens a new window for shaping specific nanostructures which is at the heart of nanotechnology. It is believed that this principle will prove to be valuable for the structuring and patterning of other single crystal materials as well.