激光干涉光刻技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用分析

王沖 袁寧豐 汪鋼 張冬

摘 要 光刻技術(shù)在當(dāng)前多個領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮重要作用，其中激光干涉光刻技術(shù)由于其本身具有較高的優(yōu)勢，所以在光刻技術(shù)體系內(nèi)可以起到更好的效果?；趯す飧缮婀饪碳夹g(shù)開發(fā)模式的分析，本文給出技術(shù)的具體應(yīng)用方案，讓該項技術(shù)能夠在現(xiàn)行的多種高科技領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮其應(yīng)有作用。

關(guān)鍵詞 激光干涉光刻技術(shù);技術(shù)開發(fā);技術(shù)使用

引言

激光干涉光刻技術(shù)總體運行原理上來看，可以實現(xiàn)對于光的干涉和使用相干光束，對干涉圖樣記錄到記錄層，不同的圖樣由周期性序列條紋組成，條紋具有最大和最小強度，在曝光之后，可以直接應(yīng)用于光刻處理過程，從而讓相對應(yīng)的光刻圖樣可以顯現(xiàn)。該項技術(shù)的使用階段，可實現(xiàn)對多種參數(shù)的分析和體現(xiàn)，從技術(shù)層面上簡化了處理流程。

1激光干涉光刻技術(shù)的開發(fā)

1.1 技術(shù)原理

該項技術(shù)的原理是，由兩個及以上的光束構(gòu)成一個圖像，同時該圖像被記錄到記錄層內(nèi)部，由于干涉圖樣由周期性的序列條紋構(gòu)成，同時不同條紋在強度方面存在差別，則能夠更好應(yīng)用于對圖像的描述過程，在曝光之后的光束處理過程，可以根據(jù)周期性的強度變化使得被記錄的圖案出現(xiàn)。

對于兩束光線情況，條紋周期或者間距由（λ/2）/sin（θ/2）參數(shù)給出，其中θ代表著光束之間的夾角，λ代表著光波的波長，該公式可以使得光波的周期達(dá)到波長的一半。對于三束干涉光波，可以采用六邊形對稱結(jié)構(gòu)構(gòu)成，對于四束光波情況，使用矩形對稱結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對于陣列的構(gòu)成，之后通過疊加相關(guān)的光束組合，使得光束結(jié)構(gòu)可以被制備。

1.2 相干性要求

在光束的處理過程，必須要能夠滿足相干性要求，首先是能夠借助空間上的相干光源，之后使用加速器，可以保證在獲得了分束光之前，可以得到統(tǒng)一性的點光源，其次需要考慮單色或者時域相干的光源，可以借助激光獲得，但是在使用寬帶寬的光源時，需要在其中加入濾光片，若實際構(gòu)成的分束器作為衍射光柵，則需要對單色光進(jìn)一步處理，允許在不同的波長、光線入射到不同的角度時，各類光線還可以被匯集至一點。需要注意的是，在該情況下，系統(tǒng)的空間相干性和正入射參數(shù)仍然是必備條件[1]。

1.3 分束器配置

在分束器的配置過程，要根據(jù)干涉光刻技術(shù)的運行原理實現(xiàn)對于各類設(shè)備的合理加入，在實際工作階段，相干光必須要能夠匯集在相關(guān)光束上，而各類光束要能夠被分解成兩個及以上的光束。在具體處理階段，常用的方法為勞埃德鏡、衍射光柵和棱鏡的結(jié)合體，在光線射入到分束器之后，可以將各類信息根據(jù)波長和頻率參數(shù)對其進(jìn)行處理，之后形成衍射光譜。

2激光干涉光刻技術(shù)的使用

2.1 光子晶體應(yīng)用

在該項技術(shù)的開發(fā)和使用過程中，20世紀(jì)70年代，就已經(jīng)提出了光子晶體概念，原理是在不同介電常數(shù)的介質(zhì)材料情況下，能夠讓光線在空間上呈現(xiàn)規(guī)律性的排布特點。在當(dāng)前的高科技產(chǎn)品使用中，光子晶體概念得到了全面性的普及和使用，如在當(dāng)前使用的天線、濾波器、放大器等設(shè)施中，該結(jié)構(gòu)就取得了廣泛使用。激光干涉光刻技術(shù)在運用過程中，借助于對光子晶體概念的實施，開始實現(xiàn)對技術(shù)的開發(fā)，該過程若使用光刻技術(shù)，可以實現(xiàn)對相關(guān)圖樣的獲取，并且將其以具有較高規(guī)律性光譜的形式進(jìn)行記錄，在處理之后，使用干涉光刻技術(shù)，記錄該結(jié)構(gòu)的形狀參數(shù)，之后按照已經(jīng)記錄的信息數(shù)據(jù)做出調(diào)整動作，從而讓光刻技術(shù)可以實現(xiàn)對于被處理器件的加工。

2.2 太陽能電池應(yīng)用

由于激光干涉光刻技術(shù)具有良好的微觀層面工作性能，所以在目前的多個行業(yè)內(nèi)已經(jīng)發(fā)揮了重要作用，其中太陽能作為當(dāng)前重點開發(fā)的清潔能源，太陽能裝置對于具體的處理精度和處理方案提出的要求極高，作為可以把光能作為可以直接轉(zhuǎn)變成電能的一種設(shè)施，要求其各類結(jié)構(gòu)的連接參數(shù)保持穩(wěn)定，同時為了能夠提高對于光能的利用率，需要減少硅電池表面的陽光反射率，會在電池表面加入一層增透膜。在具體的處理過程，該增透膜一方面需要對其外形和建設(shè)模式進(jìn)行合理的配置，另一方面也要對其本身的結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行處理，在激光干涉光刻技術(shù)的使用過程，由于其已經(jīng)可以記錄對于相關(guān)材料的處理參數(shù)，所以在增透膜的制備過程中，對這類材料進(jìn)行直接性的展示，實現(xiàn)對增透膜的科學(xué)配置。另外對于硅電池材料本身來說，其中各類較小的器件也都需要經(jīng)過相應(yīng)性的處理工作，正是由于激光干涉光刻技術(shù)可以發(fā)揮這一作用，所以在目前的光電池制作階段，該項技術(shù)已經(jīng)取得了一定性的應(yīng)用進(jìn)展。

2.3 金屬表面處理應(yīng)用

在當(dāng)前的金屬處理工藝中，一些情況下需要對金屬表面進(jìn)行科學(xué)處理工作，由于高功率的脈沖激光在金屬表面的處理工藝中，可以減少對金屬材料的損耗量，所以在金屬材料的加工和處理過程中可以取得良好的應(yīng)用。在該項技術(shù)當(dāng)前的使用過程，一方面即可以直接將所需要處理的結(jié)構(gòu)和方案進(jìn)行記錄，根據(jù)配置的處理參數(shù)將圖像在金屬表面結(jié)構(gòu)上進(jìn)行展示，另一方面可以通過對激光強度和能量的確定，在其表面上進(jìn)行相應(yīng)性的處理，并且整個處理過程具有更高的靈活性，即根據(jù)該材料的類型和設(shè)置的處理方案，根據(jù)的圖案表現(xiàn)情況，對各類參數(shù)進(jìn)行配置[2]。需要注意的是，在金屬材料的處理過程中，既要實現(xiàn)對分束器等裝置的相關(guān)參數(shù)配置，也要合理確定激光的包含能量，唯有如此才可以讓最終處理和獲得的圖案符合處理要求。

3結(jié)束語

綜上所述，激光干涉光刻技術(shù)的開發(fā)過程中，需要完成的工作任務(wù)包括對于激光干涉原理的分析、分束器的配置、具體處理原理和處理方案的調(diào)整等，從而讓該技術(shù)能夠具有更高的安全性與可靠性。在具體的使用過程，可以在太陽能電池的制作過程、金屬材料的表面配置過程、光子晶體的生產(chǎn)過程中發(fā)揮重要作用，以大幅度降低生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)

[1] 雷宇.雙光束激光干涉納米光刻設(shè)備研發(fā)[D].北京：中國科學(xué)院大學(xué)（中國科學(xué)院物理研究所），2018.

[2] 崔辰靜.干涉光刻法制備任意圖形微納結(jié)構(gòu)及其SERS應(yīng)用的研究[D].北京：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2016.

作者簡介

王沖（1981-），男，四川人;學(xué)歷：本科，職稱：工程師，現(xiàn)就職單位：寧波潤華全芯微電子設(shè)備有限公司，研究方向：半導(dǎo)體高端裝備設(shè)計與開發(fā)。