近日，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院副教授李星輝課題組在分焦面超像素陣列光刻制造領(lǐng)域取得新突破，為中紅外偏振成像系統(tǒng)的核心器件制備提供了新方案。相關(guān)研究成果發(fā)表于《極端制造》。
分焦平面陣列因其具備高集成度、高魯棒性和高動(dòng)態(tài)適應(yīng)性等優(yōu)勢(shì)，在偏振成像領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。制造分焦平面陣列的關(guān)鍵，在于制備陣列化的各向異性亞波長(zhǎng)光柵。
針對(duì)中紅外偏振成像場(chǎng)景，研究團(tuán)隊(duì)提出單循環(huán)接觸-干涉混合光刻技術(shù)。該技術(shù)采用不包含光柵精細(xì)條紋結(jié)構(gòu)的窗口掩膜，對(duì)干涉光刻產(chǎn)生的條紋進(jìn)行分區(qū)裁剪，通過(guò)四步曝光法，在 20 毫米×20 毫米的區(qū)域，曝光出 34 微米×34 微米超像素陣列的潛像條紋，其中每個(gè)陣列包含四個(gè)不同方向的 800 納米周期光柵，并通過(guò)單循環(huán)的顯影、刻蝕、鍍膜等工藝，實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移。
研究團(tuán)隊(duì)使用有限差分時(shí)域，分析模擬了間隙大小及間隙填充介質(zhì)對(duì)干涉條紋的作用，選用折射率匹配材料對(duì)間隙進(jìn)行填充，抑制掩膜與基底間隙造成的干涉條紋質(zhì)量下降。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了基于顯微成像技術(shù)的亞微米級(jí)精度對(duì)準(zhǔn)觀(guān)察平臺(tái)，使用掩膜板上的雙區(qū)域周期性條紋標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)掩膜與基底頂點(diǎn)的對(duì)準(zhǔn)，成功實(shí)現(xiàn)了分步光刻套刻對(duì)準(zhǔn)，避免了不同線(xiàn)柵區(qū)域的串?dāng)_。
研究團(tuán)隊(duì)對(duì)加工樣品進(jìn)行了系統(tǒng)的表面形貌表征與光學(xué)性能測(cè)試，掃描電子顯微鏡表征結(jié)果顯示，所加工面積內(nèi)表現(xiàn)出良好的條紋質(zhì)量和套刻對(duì)準(zhǔn)精度，在 3 微米至 15 微米的中紅外波段內(nèi)，該陣列的子像素對(duì) TM 光的最大透過(guò)率達(dá)到了 50%，偏振消光比達(dá)到 20 分貝。該研究提出的混合光刻技術(shù)，在加工如分焦平面亞波長(zhǎng)陣列等中等復(fù)雜度、多周期結(jié)構(gòu)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1088/2631-7990/ae23a0
編輯：李華山
