光刻激光及其光学器件物理特性研究

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1、分类号：UDC：密级：学校代号：学号：广东工业大学硕士学位论文(工学硕士)11845211l5006光刻激光及其光学器件物理特性研究刘丽霞指导教师姓名、职称：学科(专业)或领域名称：学生所属学院：论文答辩日期：一ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster(MasterofEngineeringScience)ResearchofphysicalpropertiesoflithographylaserandopticaldeviceCa

2、ndidate：LixiaLiuSupervisor：Prof．JinyunZhouMay2014SchoolofPhysics＆Opto—electronicEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong，P．R．China，510006摘要随着微电子技术和微光学的迅速发展，光刻技术已经成为大规模、超大规模集成电路和微光学元件制作过程中的一项关键技术。光刻光学器件作为光刻系统的一部分，在光刻技术中扮演着重要的角色。准分子激光作为光源用于掩模光刻时，其光能分布的均匀

3、性是十分重要的。近年来，空间光调制器DMD作为无掩模光刻的图像发生器，其应用也越来越受到广泛关注。因此研究和探索光刻激光及其光学器件(声光器件，DMD)的物理特性，具有非常重要的意义。本文针对实验室的XeF准分子激光器的光束特性，提出了以衍射光学理论为基础并采用声光器件作为均束器的均束方法，还针对无掩模数字光刻中DMD的特性和应用做了详细的研究。本文主要工作如下：1．概述XeF准分子激光器的特点，针对准分子激光器输出光束的物理特性介绍部分相干光束的基本理论及描述部分相干光束的高斯一谢尔模型，分析激光传输的研究方法一衍射积分法，为准分子激光通

4、过超声光栅衍射分析提供理论依据。2．从理论上阐述声光器件的声光衍射原理及拉曼．纳斯衍射，详细分析声光介质的声学和光学性能，探讨声光玻璃和声光晶体的优缺点以及常用声光介质的声光性能，通过比较得出熔石英晶体是适用于XeF准分子激光均束的声光介质材料。3．建立准分子激光通过超声光栅衍射的理论模型，提出一种新的简单的数值模拟方法，并用Matlab进行模拟。数值模拟结果表明输出光束的光强分布与相干宽度、拉曼一纳斯综合参数、衍射距离、超声波频率有关，通过控制这些参数可以得到平顶的光强分布，这对声光调制器的参数设计具有指导意义。4．探讨DMD的特点及工作

5、原理，详细分析DMD的衍射性能和有效反射，针对现在的无掩模光刻系统，研究DMD的两种实用方法，一种是用微透镜阵列得到聚焦点阵列的方法，另一种是不用微透镜阵列的DMD投影成像方法，利用Zemax软件设计一个满足微米级PCB光刻需求的DMD数字光刻投影系统，并分析了该投影系统的像质评价。关键词：光刻光学器件；准分子激光；声光器件；激光均束；DMDAbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofmicroelectronicstechnologyandmicro—optics，lithographytechnol

6、ogyhasbecomeakeytechniqueintheprocessofproductionofalarge，verylargescaleintegratedcircuitandmicro·opticselement．Aspartofthelithographysystem，theopticaldeviceplaysanimportantroleinthelithographytechnology．Theuniformityoflightenergydistributionisveryimportantwhenexcimerlaser

7、isusedaslightsourceformasklithography．Inrecentyears，asanimagegeneratorinmasklesslithography，theapplicationofspatiallightmodulatorisreceivedextensiveattention．Soithasveryimportantmeaningtoresearchandexplorethephysicalpropertiesoflithographylaserandopticaldevice(acousto—opti

8、cdeviceandDMD)．AimedatthebeamcharacteristicsofXeFexcimerlaserinlaboratory，ahomogenizingme