收藏本站
《中国科学技术大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

利用天然氧化层掩模的真空紫外硅闪耀光栅的湿法刻蚀制作

盛斌  
【摘要】: 本文首先概括了闪耀光栅的历史,特点与分类;介绍了制作非对称锯齿形闪耀光栅的各种方法,突出介绍了近些年出现的新技术、新工艺和一些振奋人心的成果;着重介绍了基于硅各向异性刻蚀制作闪耀光栅的原理、最新进展和相比其他技术所独有的特点,这个方法展现了良好的应用前景。闪耀光栅的最大特点就是将入射光的大部分能量衍射到某一个非零衍射级次上,非对称锯齿槽形是闪耀光栅的主要轮廓形式.随着科学技术的发展,真空紫外和软X射线波段上的应用和研究越来越重要,同时对非对称锯齿槽形闪耀光栅的制作也提出了更高要求,包括超低粗糙度的闪耀面和通常方法难以做到的小闪耀角,这几点恰巧是硅各向异性刻蚀制作光栅的优势所在,所以掌握这项技术显得尤为重要。 论文就是依托于本实验室良好的实验条件,针对真空紫外波段,对在单晶硅上利用湿法各向异性刻蚀制作闪耀光栅的方法进行了系统的研究,取得了一些有意义的结果。 单晶硅是我们制作光栅的基础,因此对单晶硅的质量、硅片的精确切割、硅片的抛光以及硅片的清洁提出了很高的要求,需要对这些参数进行严格的检测,最终得到符合我们制作要求的带5度偏角的单晶硅片。 接着是利用热氧化层作为硅各向异性刻蚀掩模的研究。介绍了热氧化层的获得,在理论和实验上对湿法刻蚀中的橫向刻蚀做了详细的研究,对热氧化层掩模厚度和光刻胶线条的占宽比之间的关系进行了分析,总结了湿法刻蚀应用在图形转移中的特点,发现了残余光刻胶对图形转移的影响,得到了初步的光栅样品,对光刻胶掩模的质量和氧化层掩模的厚度提出了明确的要求。 然后是利用天然氧化层作为硅各向异性刻蚀掩模的研究。为了消除重力的影响,在倒置状态下对光刻胶掩模进行高于其玻璃转变温度以上的烘烤,尽量保证光刻胶线条高度的同时得到了光滑的光刻胶掩模,再结合光刻胶灰化技术,进一步得到小占宽比、平直而且干净的光刻胶掩模。从理沦上分析了对于我们要制作的用于真空紫外波段的光栅来说,天然氧化层作为硅各向异性刻蚀掩模是完全可行的。在得到高质量光刻胶掩模的基础上,第一次在实验上利用天然氧化层作为硅各向异性刻蚀的掩模,成功制作出接近于理想锯齿槽形的闪耀光栅,其闪耀角为5度,线密度为1200线/毫米,闪耀面的均方根粗糙度约为0.2nm,其闪耀波长在140nm附近. 最后是对光栅样品的效率测量。首先分析了在115nm~140nm波段硅表面氧化层厚度对反射率的影响,仔细测量了具有良好闪耀光栅轮廓的光栅样品S27的在s偏振下的衍射效率,发现其绝大部分入射光的能量都被集中衍射到-1衍射级次上,显示出优良的闪耀特性。通过原子力显微镜测得精确的光栅轮廓,利用PC-Grate2000(MLT)计算了光栅样品S27在s偏振下的-1衍射级次的绝对效率和槽形效率,计算的绝对效率与实测数据吻合良好。在135nm波长处测得的绝对效率为53.7%,其相应的槽形效率为83 2%. 如果改进工艺条件进一步得到更小占宽比而且平直的光刻胶掩模,就很有希望制作出槽形顶端缺陷更小的锯齿状闪耀光栅。对于制作极紫外和软X射线波段的闪耀光栅而言,天然氧化膜作为湿法刻蚀掩模的方法容易制作出具有较高槽形效率和光滑闪耀面的闪耀光栅,需要做的只是减小切割硅片时的切偏角度或者适当增加光栅线密度。本文介绍的方法对设备要求不高,步骤相对简单,在获得高槽形效率的同时,还可以大大降低工艺难度及制作成本。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王炜,徐俊中,李永平,李涛,傅绍军;用于分频的闪耀光栅设计及衍射行为研究[J];光电工程;2000年02期
2 郭晓金,宋宁,殷宗敏;用闪耀光栅解调的光纤光栅测量振动系统[J];传感器技术;2004年09期
3 鞠挥,张平,王淑荣,吴一辉;偏晶向(111)硅片闪耀光栅的设计[J];微细加工技术;2003年04期
4 鞠挥,张平,王淑荣,吴一辉;偏晶向(111)硅片闪耀光栅的制作[J];光子学报;2004年06期
5 宋维光;全息闪耀光栅[J];激光杂志;1983年01期
6 邱敏良;光栅型单模波分复用器件的研制与系统联试[J];光通信研究;1989年03期
7 张剑,陈徐宗,王义遒;外腔半导体激光器激光波长连续可调范围的研究[J];光学学报;2003年10期
8 赵捷;;基于MEMS的闪耀光栅数字微镜显示技术[J];世界电子元器件;2006年02期
9 王军民,杨炜东,谢常德,彭墀;闪耀光栅弱反馈GaAlAs单模半导体激光器的频率调谐特性[J];光学学报;1999年04期
10 陈大鹏,叶甜春,谢常青,李兵,董立军,胥兴才,赵玪莉,韩敬东,彭良强,伊福庭,韩勇,张菊芳;同步辐射光刻技术研究进展[J];核技术;2002年10期
11 王旸,蔡懿慈,石蕊,洪先龙;成品率驱动下基于模型的掩模版优化算法[J];半导体学报;2004年03期
12 聂磊;史铁林;廖广兰;钟飞;;Cr掩模在硅湿法刻蚀中的应用研究[J];半导体技术;2005年12期
13 徐惠真;邱怡申;徐斌;;改善外腔半导体激光器调谐特性的新方法[J];应用光学;2008年06期
14 谢常青,叶甜春,陈梦真;193nm与x射线光刻技术比较[J];半导体技术;1998年04期
15 谢常青,叶甜春;X射线光刻技术研究的现状[J];微细加工技术;1999年03期
16 马文礼,邢廷文,李华;远红外光光栅光谱仪测量误差分析[J];光电工程;2004年09期
17 王淑红,李福田;紫外平面全息正弦光栅与闪耀光栅部分特性的理论研究[J];光学精密工程;1997年02期
18 谢常青,叶甜春;193nm光学光刻技术[J];微电子技术;1999年04期
19 李思涛,叶嘉雄,阮玉,徐启阳,郭志霞;二元光学元件的制作及其误差分析[J];光电子技术与信息;2000年05期
20 刘泽文,刘理天,伊福廷,李志坚;一种采用双面对准的硅LIGA掩模制作研究[J];微细加工技术;2000年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙军;王军;杨信伟;吕玉山;;单晶硅片的弹性变形法抛光新技术[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
2 刘全;吴建宏;裘云飞;方玲玲;陈刚;;全息-离子束微细加工闪耀光栅研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
3 牟同升;洪广言;;PDP用荧光粉的真空紫外辐照特性[A];第九届全国发光学术会议摘要集[C];2001年
4 任瑞;周海;师智全;吴健;林东晖;陈良民;;超短脉冲压缩用相位型反射光栅的矩阵表达式推导[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
5 王大志;翁惠民;杨嘉玲;罗毅;;氮离子注入单晶硅的慢正电子研究[A];第二届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1995年
6 袁开军;俞盛锐;张永为;戴东旭;杨学明;;C_4H_2分子的真空紫外光解动力学[A];中国化学会第28届学术年会第11分会场摘要集[C];2012年
7 王英;杨明来;张效岩;蔡炳初;徐东;张亚非;;纳米粒子单层膜作掩模的纳米刻蚀技术研究[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集(一)[C];2005年
8 赵钰雪;徐庆红;杨文胜;;单晶硅表面的有机化合物修饰及组装电极的光电转化效应[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
9 鱼志坚;武杰;庄卫东;何华强;黄小卫;盛照昆;韩钧祥;;碱土金属铝酸盐蓝色荧光粉的性能改善及真空紫外发射光谱的研究[A];第九届全国发光学术会议摘要集[C];2001年
10 刘春泽;周斌;徐翔;杜艾;叶君建;张志华;吴广明;沈军;;溶胶凝胶法制备闪耀光栅及特性研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(1)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 潘巧丹 宋冬红 周晓玲;青洋电子挺起单晶硅片的脊梁[N];中国高新技术产业导报;2004年
2 证券时报记者 李小平;中环股份签7.7亿单晶硅片销售合同[N];证券时报;2010年
3 张梅;西安航天基地单晶硅片项目开工[N];陕西日报;2007年
4 记者李想;单晶硅片项目在西安开工[N];中国有色金属报;2009年
5 记者 范玉蕾;首家全国电子信息百强企业项目落户我市[N];石家庄日报;2008年
6 赵艳秋 编译;掩模制造业:应对成本攀升挑战[N];中国电子报;2002年
7 ;掩模基版产业升级需政府扶持[N];中国电子报;2009年
8 忠信;英特尔展示EUV掩模样本及50纳米线宽[N];电子资讯时报;2002年
9 王晴;海润科技雄居全国同类企业之首[N];江阴日报;2006年
10 本报记者 李亦金曹卫新;大港股份变更募资投向[N];证券日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 盛斌;利用天然氧化层掩模的真空紫外硅闪耀光栅的湿法刻蚀制作[D];中国科学技术大学;2009年
2 韩国才;几种典型Dy~(3+)激活磷酸盐基材料的制备及真空紫外发光性质研究[D];兰州大学;2010年
3 孙玉利;冰冻固结磨料化学机械抛光单晶硅片的基础研究[D];南京航空航天大学;2008年
4 初本莉;真空紫外—紫外光子激发下某些离子的发光特性[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2001年
5 刘小楠;组合法筛选红色真空紫外荧光材料与GdP_3O_9:Dy~(3+)光谱性质研究[D];中国科学技术大学;2012年
6 李志刚;紫外—真空紫外傅里叶变换光谱技术的研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年
7 林慧;极紫外多层膜光栅的浮雕衬底制作及衍射效率测量与分析[D];清华大学;2009年
8 张银霞;单晶硅片超精密磨削加工表面层损伤的研究[D];大连理工大学;2006年
9 朱大章;N-杂环化合物真空紫外降解机理研究[D];同济大学;2007年
10 李小侠;Eu~(3+)、Tb~(3+)离子在三种硼酸盐中的VUV-Vis范围的发光性质研究[D];兰州大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘坤;可实现激光扫描的液晶闪耀光栅的设计与研究[D];电子科技大学;2010年
2 陈明辉;同质掩模法制作闪耀光栅研究[D];苏州大学;2012年
3 汪海宾;凸面闪耀光栅的设计及其制作[D];苏州大学;2010年
4 盛小春;基于图像处理的太阳能单晶硅片表面质量检测[D];长安大学;2011年
5 高晓兰;Eu~(3+)激活的两种典型钨酸盐的制备及其紫外—真空紫外发光性能的研究[D];兰州大学;2010年
6 蒋红;硅基微纳二元闪耀光栅垂直耦合器研究[D];华中科技大学;2011年
7 高秀平;GdMgB_5O_(10):Ln(Eu~(3+),Er~(3+),Tb~(3+),Pr~(3+),Mn~(2+))量子剪裁与真空紫外光谱的研究[D];兰州大学;2006年
8 龚亚辉;印品色度检测分光光度计的研究实现[D];西安理工大学;2007年
9 龙飞;无惯性光束扫描控制技术研究[D];厦门大学;2008年
10 何春九;光栅外腔半导体激光器的技术研究[D];长春理工大学;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978