激光干涉光刻技術的開發與應用分析

王沖 袁寧豐 汪鋼 張冬

摘 要 光刻技術在當前多個領域內發揮重要作用，其中激光干涉光刻技術由于其本身具有較高的優勢，所以在光刻技術體系內可以起到更好的效果。基于對激光干涉光刻技術開發模式的分析，本文給出技術的具體應用方案，讓該項技術能夠在現行的多種高科技領域內發揮其應有作用。

關鍵詞 激光干涉光刻技術;技術開發;技術使用

引言

激光干涉光刻技術總體運行原理上來看，可以實現對于光的干涉和使用相干光束，對干涉圖樣記錄到記錄層，不同的圖樣由周期性序列條紋組成，條紋具有最大和最小強度，在曝光之后，可以直接應用于光刻處理過程，從而讓相對應的光刻圖樣可以顯現。該項技術的使用階段，可實現對多種參數的分析和體現，從技術層面上簡化了處理流程。

1激光干涉光刻技術的開發

1.1 技術原理

該項技術的原理是，由兩個及以上的光束構成一個圖像，同時該圖像被記錄到記錄層內部，由于干涉圖樣由周期性的序列條紋構成，同時不同條紋在強度方面存在差別，則能夠更好應用于對圖像的描述過程，在曝光之后的光束處理過程，可以根據周期性的強度變化使得被記錄的圖案出現。

對于兩束光線情況，條紋周期或者間距由（λ/2）/sin（θ/2）參數給出，其中θ代表著光束之間的夾角，λ代表著光波的波長，該公式可以使得光波的周期達到波長的一半。對于三束干涉光波，可以采用六邊形對稱結構構成，對于四束光波情況，使用矩形對稱結構，實現對于陣列的構成，之后通過疊加相關的光束組合，使得光束結構可以被制備。

1.2 相干性要求

在光束的處理過程，必須要能夠滿足相干性要求，首先是能夠借助空間上的相干光源，之后使用加速器，可以保證在獲得了分束光之前，可以得到統一性的點光源，其次需要考慮單色或者時域相干的光源，可以借助激光獲得，但是在使用寬帶寬的光源時，需要在其中加入濾光片，若實際構成的分束器作為衍射光柵，則需要對單色光進一步處理，允許在不同的波長、光線入射到不同的角度時，各類光線還可以被匯集至一點。需要注意的是，在該情況下，系統的空間相干性和正入射參數仍然是必備條件[1]。

1.3 分束器配置

在分束器的配置過程，要根據干涉光刻技術的運行原理實現對于各類設備的合理加入，在實際工作階段，相干光必須要能夠匯集在相關光束上，而各類光束要能夠被分解成兩個及以上的光束。在具體處理階段，常用的方法為勞埃德鏡、衍射光柵和棱鏡的結合體，在光線射入到分束器之后，可以將各類信息根據波長和頻率參數對其進行處理，之后形成衍射光譜。

2激光干涉光刻技術的使用

2.1 光子晶體應用

在該項技術的開發和使用過程中，20世紀70年代，就已經提出了光子晶體概念，原理是在不同介電常數的介質材料情況下，能夠讓光線在空間上呈現規律性的排布特點。在當前的高科技產品使用中，光子晶體概念得到了全面性的普及和使用，如在當前使用的天線、濾波器、放大器等設施中，該結構就取得了廣泛使用。激光干涉光刻技術在運用過程中，借助于對光子晶體概念的實施，開始實現對技術的開發，該過程若使用光刻技術，可以實現對相關圖樣的獲取，并且將其以具有較高規律性光譜的形式進行記錄，在處理之后，使用干涉光刻技術，記錄該結構的形狀參數，之后按照已經記錄的信息數據做出調整動作，從而讓光刻技術可以實現對于被處理器件的加工。

2.2 太陽能電池應用

由于激光干涉光刻技術具有良好的微觀層面工作性能，所以在目前的多個行業內已經發揮了重要作用，其中太陽能作為當前重點開發的清潔能源，太陽能裝置對于具體的處理精度和處理方案提出的要求極高，作為可以把光能作為可以直接轉變成電能的一種設施，要求其各類結構的連接參數保持穩定，同時為了能夠提高對于光能的利用率，需要減少硅電池表面的陽光反射率，會在電池表面加入一層增透膜。在具體的處理過程，該增透膜一方面需要對其外形和建設模式進行合理的配置，另一方面也要對其本身的結構和材料進行處理，在激光干涉光刻技術的使用過程，由于其已經可以記錄對于相關材料的處理參數，所以在增透膜的制備過程中，對這類材料進行直接性的展示，實現對增透膜的科學配置。另外對于硅電池材料本身來說，其中各類較小的器件也都需要經過相應性的處理工作，正是由于激光干涉光刻技術可以發揮這一作用，所以在目前的光電池制作階段，該項技術已經取得了一定性的應用進展。

2.3 金屬表面處理應用

在當前的金屬處理工藝中，一些情況下需要對金屬表面進行科學處理工作，由于高功率的脈沖激光在金屬表面的處理工藝中，可以減少對金屬材料的損耗量，所以在金屬材料的加工和處理過程中可以取得良好的應用。在該項技術當前的使用過程，一方面即可以直接將所需要處理的結構和方案進行記錄，根據配置的處理參數將圖像在金屬表面結構上進行展示，另一方面可以通過對激光強度和能量的確定，在其表面上進行相應性的處理，并且整個處理過程具有更高的靈活性，即根據該材料的類型和設置的處理方案，根據的圖案表現情況，對各類參數進行配置[2]。需要注意的是，在金屬材料的處理過程中，既要實現對分束器等裝置的相關參數配置，也要合理確定激光的包含能量，唯有如此才可以讓最終處理和獲得的圖案符合處理要求。

3結束語

綜上所述，激光干涉光刻技術的開發過程中，需要完成的工作任務包括對于激光干涉原理的分析、分束器的配置、具體處理原理和處理方案的調整等，從而讓該技術能夠具有更高的安全性與可靠性。在具體的使用過程，可以在太陽能電池的制作過程、金屬材料的表面配置過程、光子晶體的生產過程中發揮重要作用，以大幅度降低生產成本。

參考文獻

[1] 雷宇.雙光束激光干涉納米光刻設備研發[D].北京：中國科學院大學（中國科學院物理研究所），2018.

[2] 崔辰靜.干涉光刻法制備任意圖形微納結構及其SERS應用的研究[D].北京：中國科學技術大學，2016.

作者簡介

王沖（1981-），男，四川人;學歷：本科，職稱：工程師，現就職單位：寧波潤華全芯微電子設備有限公司，研究方向：半導體高端裝備設計與開發。