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《基于光刻胶热熔法的全息光栅表面粗糙度平滑处理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第1期微细加工技术№112007年2月MICROFABRICATIONTECHNOLOGYFeb1,2007文章编号:100328213(2007)0120011204基于光刻胶热熔法的全息光栅表面粗糙度平滑处理1,211李文昊,巴音贺希格,齐向东(11中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130033;21中国科学院研究生院,北京100039)摘要:根据表面热动力学原理提出了一种成本低廉、制作周期短、易于实现的光刻胶热熔法,阐述了光刻胶热熔法的基本原理,探讨了光刻胶热熔对光刻胶光栅表面刻槽形状的影响。实验中,分别对经过和未经过热熔处理的光刻胶光栅做了离子束刻蚀。结果表明,利用表面张
2、力作用可使熔融状态下的光刻胶光栅刻槽表面变得平滑,粗糙度降低,并且成功地在K9玻璃基底上得到了槽形较好的全息光栅。关键词:全息光栅;光刻胶热熔法;离子束刻蚀;原子力显微镜中图分类号:TN30517文献标识码:A呢?本研究进行了尝试,目的就是对全息光栅的表1引言面粗糙度进行平滑处理。本文详细叙述了实验过程,并且通过原子力显微镜测量了所得结果,验证了在全息光栅曝光过程中,由于光强分布的不均这种方法的可行性。匀性、光学元件的缺陷以及光路中的杂散光等因素的影响,造成光刻胶光栅刻槽表面粗糙不平,并且出2实验原理现“搭桥”现象,如果用这种表面的光刻胶光栅作为掩模版进行离子束刻蚀,就会将这些缺陷直接复制
3、由于光刻胶熔化过程中表面张力的作用,光刻[1]到表面浮雕光栅上,严重影响光栅的性能。虽然胶的表面积将减至最小值,以使其表面能量达到最可以采用反应离子刻蚀法对光刻胶光栅表面刻槽进小。考虑到表面的热动力学效应,一个液滴会在与行平滑处理,但是这种方法的成本较高,制作周期较其接触的固体表面呈现出某一确定的接触角,这滴[2-3]长。液体会保持稳定的平衡状态,此时液体表面能量最光刻胶热熔法具有制作周期短、成本低、效率高低并处于亚稳定平衡状态。这些对于熔化状态的光[4-7]等优点,因而成为近些年研究的热点。光刻胶刻胶与玻璃基底的界面是完全成立的,此时光刻胶热熔法对于制作微透镜来说是一种有效的方法,如刻槽
4、截面通常为圆弧形。果选择适当的加热参数,在表面张力的作用下便形[8]在平衡状态下,一个液滴与光滑、均匀、平坦、无成了球冠结构的微透镜阵列。Z1D1Popovic描述形变的固体基底表面之间的平衡接触角(如图1所了这种方法,他们使用标准的照相平板印刷技术生[9]示)可由Young’s方程描述成圆柱形“孤岛”,然后进行热熔得到半球状的外形。由于全息光栅与微透镜的制作工艺具有相似之TALcosθ=TSA-TLS处,能否将这种技术移植到全息光栅的制作过程中其中,θ是接触角,TAL是液体与周围气体界面的表收稿日期:2006206202基金项目“:十一五”国家科技支撑计划重大项目资助(2006BAK03
5、A02);中国科学院知识创新工程青年基金资助项目(Q05J03Z)作者简介:李文昊(1980-),男,内蒙古赤峰人,博士研究生,目前主要从事平面以及凹面全息光栅的设计、离子束刻蚀的研究工作。12微细加工技术2007年面张力,TSA是固体基底与周围气体界面的表面张式中,λ是入射光波长,n是记录空间的折射率,θ为力,TLS是固体基底与液体界面的表面张力。很明两相干光束夹角的一半,δ为基底法线与两光束夹显,光刻胶与基底的接触角是一个常数,它仅与光刻角的角平分线之间所成的角。在实验中,使用的是胶的化学成分、周围气体以及基底的性质有关。Kr离子激光器,其输出波长为41315nm,并在空气中记录干涉条
6、纹,所制作的1200line/mm全息光栅,周期d=018333μm,采用合理的设计使δ=0,可以计算出θ=14135°。实验中,曝光时间选择2min。将曝光后的K9玻璃基底放入AZ1805型光刻胶配套显影液中显影2min,然后用去离子水冲洗,同时用高压气流吹干表面上的水珠。图1接触角的平衡状态将显影后的光栅基底放入烘箱中进行后烘及热熔。后烘的作用是使光刻胶与基底的结合更加紧密,其温度为120℃,时间为30min。后烘结束的同3实验方案时升高烘箱温度进行热熔,该过程的主要目的是降低光刻胶光栅表面粗糙度,把光刻胶加热至熔融状实验主要包括基片预处理、涂胶、前烘、曝光、显态,在其表面张力的作用下
7、,刻槽表面的毛刺便会消影、后烘、热熔、离子束刻蚀、清洁处理、镀膜等几个除。由于光刻胶是非晶态聚合物,是含有多种化学过程。成分的混合物,因此其熔点并不是唯一确定的,而是实验中采用旋转法进行甩胶,即将正性光刻胶一个温度范围,即在该范围内光刻胶都会处于熔融溶液(ShipleyAZ1805)滴在基片上,然后通过离心旋状态。在实验中总结出温度范围是160℃～180℃,转获得均匀、一致的光刻胶薄膜,其厚度与光刻胶的时间是30min左
