用于紫外光刻的聚焦光学系统的研究

论文摘要

光学光刻技术一直是微加工技术的主流技术之一,是近来世界各国研究的重点。本论文在纵观了光学光刻技术的国内外发展现状的基础上,针对高校、普通研究所等科研单位的需求,进行了一种成本低、结构简单的用于紫外光刻的聚焦光学系统的研究,具有十分重要的理论意义和迫切的需求背景。论文在全面分析了现有几种光刻方式各自特点的基础上,对球面波的传输、整形特性,以及聚焦时光强极大值点的焦移等问题作了详细的研究,提出了一种集合了电子束光刻和光学光刻各自优点的扫描式光刻的新思想和新方法。进行了紫外光刻中聚焦光学系统的结构设计、分析和模拟仿真,确定了系统整体方案;进行了驱动电路、光学耦合方式、光束聚焦方式等关键技术的探索研究,并搭建实验平台,进行相关的测试和实验分析。论文的主要研究工作是:1.分析微加工技术的国内外发展现状,特别是对光学光刻的发展现状和趋势进行全面的分析;2.比较目前常用的几种紫外光源,选择合适的光源,并对其驱动电路进行仿真设计和实验分析;3.较深入地比较分析球面波与高斯光束的特点,对光学耦合系统和光束聚焦系统进行详细的分析和设计;4.进行相关的光学实验,并对实验结果进行分析和讨论。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 微加工的发展现状
• 1.3 光刻技术的国内外现状
• 1.4 曝光技术
• 1.4.1 光学曝光
• 1.4.2 电子束曝光
• 1.4.3 X 射线曝光
• 1.4.4 离子束曝光
• 1.5 本论文的研究意义和主要研究内容
• 2 光源的选择及其驱动电路的分析设计
• 2.1 序言
• 2.2 紫外光源的比较和选择
• 2.2.1 汞灯
• 2.2.2 半导体激光器（LD）
• 2.2.3 发光二极管（LED）
• 2.3 驱动电路的分析设计
• 2.3.1 驱动电路的总体设计与器件选择
• 2.3.2 电路原理分析
• 2.3.3 驱动电路的模拟分析
• 3 光学耦合系统
• 3.1 引言
• 3.2 光纤的选择
• 3.3 球面波与高斯光束的比较
• 3.3.1 高斯光束
• 3.3.2 球面波
• 3.4 光学耦合系统的设计与相关计算
• 3.4.1 系统初始结构分析
• 3.4.2 组合镜头的初始结构设计
• 3.4.3 组合镜头的结构优化设计
• 4 光束整形聚焦系统
• 4.1 引言
• 4.2 光束整形聚焦系统的比较和选择
• 4.2.1 自聚焦透镜系统
• 4.2.2 椭球面反射系统
• 4.2.3 多透镜系统
• 4.3 球面波的焦移
• 4.3.1 球面波的轴上聚焦光强分布
• 4.3.2 球面波的焦移
• 4.4 光束聚焦系统的设计与相关计算
• 4.4.1 系统光学性能参数的设计
• 4.4.2 镜头结构型式设计
• 5 系统的相关实验及结果分析
• 5.1 驱动电路的实验及结果分析
• 5.2 光学实验及结果分析
• 5.2.1 LED 光源与汞灯光源对光敏的固化实验
• 5.2.2 光纤端面加工
• 5.2.3 光学实验结果及分析
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文