二元光学器件激光直写技术的研究进展.pdf

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1、《半导体光电》2002年第23卷第3期颜树华等：二元光学器件激光直写技术的研究进展!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!动态综述二元光学器件激光直写技术的研究进展颜树华，戴一帆，吕海宝，李圣怡（国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南长沙410073）摘要：二元光学器件的激光直写技术可克服传统的半导体工艺（掩模套刻法或多次沉积薄膜法）所带来的加工环节多、对准精度难以控制、周期长、成本高等问题，可进一步提高二元光学器件的制作精度和衍射效率。分析了二元光学器件激光直写的基本原理，对已有

2、的各种激光直写方法和最新研究成果进行了综述，并展望了其发展趋势。关键词：二元光学；激光直写；变灰度掩模法中图分类号：TN305.7文献标识码：A文章编号：1001-586（82002）03-0159-04ResearchAdvancesinTechnologyofLaserDirectWritingforBinaryOpticalElementsYANShu-hua，DAIYi-fan，LUHai-bao，LISheng-yi（CollegeofMechatronicsEng.andAutomation，NationalUniv.ofDefenseTechnol.，

3、Changsha410073，CHN）Abstract：ThetechnoIogyofIaserdirectwritingforbinaryopticaIeIementscanovercomethedisadvantagescausedbythetraditionaIsemiconductortechnoIogies，suchasmuItiprocessingsteps，difficuItyincontroIIingtheaccuracyofaIignment，Iongperiod，andhighcost，etc.Itcanimprovethemanufacturi

4、ngprecisionanddiffractionefficiencyofbinaryopticaIeIements.ThebasicprincipIeofIaserdirectwritingforbinaryopticaIeIementsisanaIyzedinthispaper，foIIowedbyoverviewofavaiIabIeIaserdirectwritingmethodsandrecentprogress.FinaIIy，thefuturedeveIopmentisforecasted.Keywords：binaryoptics；Iaserdire

5、ctwriting；gray-scaIemaskmethod激光直写系统［3，4］，每次使一定面积的图形曝光，而1引言不像常规激光直写系统那样逐点曝光，从而大大提激光直写技术是随着大规模集成电路的发展而高了直写速度。各种激光直写系统所采用的光源有于20世纪80年代中期提出的，虽然历史并不很长，氦-镉气体激光器、钕钇石榴石固体激光器，以及到但却取得了长足的进步。在90年代初，激光直写系后来的氯化氙、氟化氪激光光源。统开始广泛应用于二元光学器件［12］的制作，大大提2001年，中科院长春光学精密机械与物理研究高了二元光学器件的性能，为二元光学技术的推广所成功研制了二元光

6、学器件激光直写设备，并实现应用打下了良好的基础。了曲面直角坐标和极坐标两种直写方式。最初的激光直写系统采用无扫描的直写方式，直写过程中以栅格作为行程标记。后来发展成有扫2二元光学器件的激光直写原理描的直写方式，逐个图形扫描而无需行程标记。90所谓激光直写，就是利用强度可变的激光束对年代中期，德国的夫琅和费微电子电路及系统研究涂在基片表面的抗蚀材料变剂量曝光，显影后在抗所（FraunhoferInstituteofMicroeIectronicCircuitsand蚀层表面形成所要求的浮雕轮廓。因其一次成形且System）提出了一种基于空间光调制器SLM的新型无离散化

7、近似，器件的衍射效率和制作精度比传统收稿日期：2001-10-30.半导体工艺套刻制作的器件均有较大提高。基金项目：国家自然科学基金资助项目（50005022）.图1以闪耀光栅为例，描述了激光直写制作连·159·SEMICONDUCTOROPTOELECTRONICSVol.23No.3June，2002!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!续表面浮雕结构二元光学器件的原理。首先由器件表面的设计结构（图中为锯齿形）和抗蚀材料的显影特性计算确定表面各点所需的曝光剂量分布，并将该