激光全息光刻技术及其应用

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1、激光全息光刻技术及其应用宋登元!河北大学电子与信息工程系"保定#$%##&’王小平!张家口职工大学"张家口#$(###’摘要论述了激光全息光刻技术的基本原理)发展状况和在制备衍射光栅及场发射平板显示器等光电子器件方面的应用*关键词激光全息光刻光电子器件中图分类号+,-.#(/$文献标识码+0文章编号+%##.1.(.2!&###’&1%31#.456789:;:<85=>?@4?A>:<85=>B5CDE==;?@5A?:C6FGHIJKHILMNH!OPQRSTUPVTWXYZP[TSWV[]RV^_

2、VXWSURTWVRZYV‘VPPSV‘"aPbPcVdPS]Te"fRW^V‘#$%##&’gNHI2hNGihHI!jkRV‘lRmWnoW[RTWVRZcVdPS]Te"jkRV‘lRmWn#$(###’Ep6A85@A,qKrNshtiuhHthivKNHwwKxKvGiyKHzG{zqKvNsKuqGvGIuNiqhtvhzqGIuNiqLNuKwKs1tuhrKw

3、hzqKyiqNshsGHzqKNiivhtNzhGHshHiqGzGKvKtzuGHhtwKxhtKss

4、MtqNszqKyNHM{NtzMuKG{IuNzhHINHw{hKvw1KyhsshGHwhsivNLs!}~Js’!"7B#:8D6$NsKu%GvGIuNiqhtvhzqGIuNiqL&qGzGKvKtzuGHhtswKxhtK的无掩模版光刻技术*在这种技术中"使用多束激%引言光在晶片表面重迭发生干涉效应从而产生各种由光光刻工艺是微电子技术的核心技术之一"是一亮区和暗区构成的干涉图形*图形以重复周期排列"种最精密的半导体晶片表面图形加工技术*在常规图形的最小线宽可达波长的几分之一*由于干涉图的光刻工

5、艺中"首先要设计出图形复制用的掩模版"形能形成在任意表面"所以避免了常规光刻中晶面然后通过投影步进曝光机使覆盖在半导体晶片上的的平整度和表面形貌对光刻质量的影响*此外"系光致抗蚀剂膜按掩模版的图形曝光*统中没有掩模版和成象透镜"象场尺寸仅与使用激随着半导体器件图形尺寸的日益缩小"特别是光束尺寸有关"所以能够加工大面积图形*有些电子器件需要有很大的面积!如平板显示器’"由于上述优点"激光全息光刻技术在用于制备这样基于投影曝光的传统光刻方法受到了象场尺寸衍射光栅及微透镜的基础上"近来又在制备具有大和分辨率的限

6、制*由于投影曝光的象场尺寸很小面积重复结构图形阵列的场发射平板显示器方面表!如%’&(y线宽的曝光象场尺寸小于(#yy)现出了广阔的应用前景*本文介绍了激光全息光刻(#yy’"因而曝光图形就必须在整个基片表面步进技术的原理)发展及应用状况*重复或扫描重复*这样在大面积衬底上制备由微小&激光全息光刻制备衍射光栅图形阵列构成的器件时"显得效率很低*此外"投影曝光机价格昂贵以及高成本的掩模版制备过程和早在*#年代中期"激光全息光刻技术就被用于使用过程中掩模版的消耗"都使投影光刻的成本很+1,族化合物光电子器件的

7、制备中"其中研究最多高*的是用全息光刻直接形成分布反馈!J}-’半导体激激光全息光刻技术是一种基于相干光干涉效应光器的光栅结构*在这种技术中"全息激光光刻与万方数据%3半导体技术&###年3月第&(卷第&期光诱导湿法化学腐蚀相结合!能获得比常规半导体9激光全息光刻在平板显示器中的应光刻技术更精细的光栅结构!是一种简单精细的光用栅制备方法"图#给出了这种全息光刻装置的示意图$#%"半导体样品浸在腐蚀液中!当激光束在半导体[6年代初!激光全息光刻技术又在制备高清晰晶片表面形成光栅图样时!由于激光光诱导液相腐度

8、的平板显示器方面显示出了良好的应用前景"用蚀的作用$&%!在半导体表面形成光栅图形!其周期为它来制备场发射平板显示器+431就是一个例子"@A’()*+&,-./0.143是在淀积有阴极材料的基板上制备#68#6式中)是入射激光波长2,是腐蚀液的折射率20为个排列整齐的微小电子发射极+图&1!并连接成可.光束的入射角"改变相干激光束的入射角!能制备各种尺寸的光栅结构!满足345激光器67#8679:;周期光栅的要求"为能实时监测光刻过程!光刻装置中增加了一个<=>?=激光器+@9&7A/;1"这束激光

9、在形成的光栅结构上反射!能获得腐蚀结构的信息"此外!5BCDEFCG;等人$9%也研究了直接用干涉激光束的反射来监测光栅腐蚀的过程"图&43的结构进行行列寻址的矩阵电路!微电极发射电子使前基板上的磷光物质发光$N!A%"每个象素由几千个微电极构成!对于一个#&英寸的43有966万个象素"为提高显示器的亮度!降低功耗及延长显示器的寿命!要求微发射极的尺寸小于67M:;!发展目标要达到67&:;"由于43的微发射极是在基板上