亚微米尺寸元件的离子束刻蚀制作-超分子结构与材料国家重点实验室.PDF

第! 卷第# 期 光% 子% 学% 报 /012 ! ,02 # $$! 年# 月 % % % % % % % % % % % % ’( )*+(+,-’ .-,-’ 3456 $$! 亚微米尺寸元件的离子束刻蚀制作! : ! : : : : 曹召良% 陆% 广 % 王吉增 % 杨% 柏 % 卢振武% 李凤有 % 任智斌 % 刘玉玲 （: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，应用光学国家重点实验室，长春:!$$） （ 超分子结构与材料教育部重点实验室，吉林大学化学学院，长春 :!$$!） （! 白城师范学院，白城:!7$$$） 摘% 要% 采用软光刻技术中的微接触印刷（ ’) ）技术、表面诱导的水蒸气冷凝、表面诱导的去湿行 ! 为，在金基底上制作出了亚微米的环状周期结构聚合物掩膜G 通过对离子束刻蚀过程中各个参量 对刻蚀元件的表面光洁度、轮廓保真度和线宽分辨的影响分析，结合掩膜的实际情况选择出了合适 的离子束入射角、离子能量、束流密度和刻蚀时间等参量G 依照这些参量刻蚀出了高质量的亚微米 尺寸环状周期结构元件G 通过对刻蚀出的元件的检测发现，刻出的元件表面光洁度、轮廓保真度和 侧壁陡峭度都非常好G 关键词% 离子束刻蚀；亚微米；离子能量；束流密度；刻蚀速率；表面光洁度 中图分类号% % (,9$;G 8% % % % 文献标识码% % 案化的硫醇分子自组装单层膜（.JM ）；然后将具有 ! 引言 图案化.JM 的金基底冷却到露点以下，再放置在 衍射光学元件以其体积小、重量轻、易复制等优 饱和的水蒸气下以形成周期结构的水蒸气冷凝图案G 点深受人们重视G 但同时也由于其接近于微米尺寸 当冷凝图案形成后，立即将其浸入到). 的氯仿溶液 而难于制作G 近几十年来，随着集成电路工艺的飞 中，再立即从溶液中提出G 最后让氯仿和水在室温 速发展，使制作小尺寸的元件成为可能G 但制作亚 下自然挥发G 便形成了如图:（? ）所示的环状周期 波长光栅难度依然很大，尤其是制作应用于可见光 结构聚合物掩膜G 波段的亚波长光栅，其周期是亚微米量级，因此如何 制作出高质量的亚微米尺寸元件便成为急需解决的 问题G 制作衍射光学元件的方法有多种［: H !］，如可 ［9 ］ ［; ］ 通过金刚石切削 、离子束刻蚀 、等离子体刻 蚀［; ］ ［# ］ 、反应离子刻蚀 、薄膜沉积等方法制作出亚 波长光栅G 其中离子束刻蚀以其刻蚀各向异性强、 线宽分辨率高、表面光滑、侧壁陡峭、面形误差小而 被广泛应用G 本文从这一点出发，通过控制离子束 刻蚀（-05 I6? J@11@5K ）过程中的各种参量，制作出 高质量的亚微米尺寸元件G 由于元件的掩膜是利用 特殊的化学方法制作的，这就为制作周期结构的衍 射光学元件提供了一种新的思路和方法G 图:% 掩膜的NJ 平面图（? ）和结果（O ）：测得掩膜厚度为 # 掩膜的制作 :! 5，环的直径为G # ! ，掩膜特征尺寸为7$ 5 N@K2 :% (F6 NJ @?K6 （? ）?5P 6?M