Study of the spatial resolution of laser thermochemical technology for recording diffraction microstructures

Veiko, Vadim P.; Корольков, В. И.; Полещук, А. Г.; Sametov, A. R.; Shakhno, E. A.; Yarchuk, M. V.

doi:10.1070/qe2011v041n07abeh014528

Cited by 28 publications

(14 citation statements)

References 1 publication

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Он основан на локальной обработке тонких плёнок хрома сфо-кусированным лазерным излучением [9,10], под воздействием которого происходит термохимиче-ское преобразование поверхностного слоя рабочего материала.…”

Section: Introductionunclassified

Application of thin molybdenum films in contact masks for manufacturing the micro-relief of diffractive optical elements

Волков¹,

Моисеев²,

Полетаев³

et al. 2014

Computer Optics

View full text Add to dashboard Cite

1 Институт систем обработки изображений РАН, 2 Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва(национальный исследовательский университет) (СГАУ), 3 ООО «Интерлаб» Аннотация Исследованы параметры микроструктур, полученных по технологии лазерной термохи-мической записи в плёнках молибдена с толщинами 17, 35 и 70 нм, нанесённых на стеклян-ные и кварцевые подложки. Построена зависимость пространственного разрешения микро-структур от мощности лазерного излучения для различных материалов оснований. Показа-но, что более высокого пространственного разрешения микроструктур можно добиться в плёнках молибдена толщиной 17 нм.Ключевые слова: микроструктуры, лазерная абляция, термохимическая запись, плёнки молибдена, стеклянная и кварцевая подложки. ВведениеПредставляется перспективным использование в различных областях науки и техники дифракционных оптических элементов (ДОЭ), которые представляют собой пластины с формированной на их поверхности микроструктурой [1,2]. Важнейшим этапом изготов-ления микрорельефов является получение контакт-ных масок, устойчивых к плазмохимическим процес-сам, необходимым для передачи рассчитанной мик-роструктуры ДОЭ в подложку. Ранее для этого были распространены литографические («мокрые») техно-логии [3 -8].В настоящее время для уменьшения размеров элементов микроструктур широко применяется ме-тод формирования топологического рисунка непо-средственно в исходном слое материала контактной маски без использования фоторезистов. Он основан на локальной обработке тонких плёнок хрома сфо-кусированным лазерным излучением [9, 10], под воздействием которого происходит термохимиче-ское преобразование поверхностного слоя рабочего материала.Недостаток данной технологии заключается в низком разрешении, около 0,8 мкм. Поэтому актуаль-на задача разработки технологических приёмов, по-зволяющих преодолеть этот барьер. Такой результат возможен за счёт поиска и применения материалов с контрастными характеристиками, позволяющими из-бирательно использовать максимум актинирующего излучения. В этом отношении известен ряд работ, где вместо хрома предлагаются различные альтернатив-ные материалы, такие как кремний, фосфид индия и оксиды различных металлов [11 -13]. В отличие от стандартной технологии все они предлагают форми-ровать микроструктуры путём испарения (абляции) материалов.В работе [14] была показана возможность абляции молибденовых плёнок толщиной около 0,5 мкм пико-секундным лазерным лучом с длиной волны 1064 нм, нанесённых на подслой нитрида кремния толщиной около 140 нм. Основанием служили стеклянные под-ложки толщиной 3 мм.Опираясь на [14], мы предложили подход, осно-ванный на абляции участков плёнки молибдена, под-вергнутых воздействию лазерного излучения [15].Цель настоящей работы заключается в исследова-нии геометрических параметров контактной маски, полученной по технологии лазерной абляции плёнок молибдена в зависимости от толщины плёнок, что по-зволит выработать оптимальные условия проведения технологического процесса. Методы и материалыОснованием служили оптичес...

show abstract

Section: Introductionunclassified

Application of thin molybdenum films in contact masks for manufacturing the micro-relief of diffractive optical elements

Волков¹,

Моисеев²,

Полетаев³

et al. 2014

Computer Optics

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Most of the gratings used are phase gratings manufactured either by cutting using a ruling machine [1,2] or by lithographical methods [5]. Thermochemical chrome oxidation remains the most developed and common method of producing lithographic masks and diffraction optical elements (DOEs) both for binary [6,7] and gray-scale DOEs [8]. Comparatively recently research has been underway devoted to further development of the technology of the additive method of producing phase grating microrelief [9,10].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Amplitude – Phase Diffraction Gratings Based on Thin Layer of Indium Tin Oxide

Паранин

Карпеев

2016

Collection of Selected Papers of the II International Conference on Information Technology and Nanotechnology

View full text Add to dashboard Cite

Abstract.It is offered to operate the transmittance of a diffraction mask by changing the interference properties of a thin optical layer. Based on the results of the offered approach the amplitude-phase diffraction grating with the period of 300 microns has been made from the 115 nm transparent indium tin oxide (ITO) film. Optical and dimensional parameters of the diffraction mask have been investigated by using the ellipsometry, interferometry and spectroscopy. Computer modeling of the diffraction scattering and its experimental investigation have been carried out.Keywords: amplitude-phase diffraction grating, thin layer, indium tin oxide, ellipsometry, interferometry, spectroscopy Citation: Paranin VD, Karpeev SV. Amplitude -phase diffraction gratings based on thin layer of indium tin oxide.

show abstract

“…In contrast to [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11], we propose an approach based on evaporation (ablation) portions of the film exposed to laser radiation.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…about 0.8 μm [10]. In this regard, the actual task is the development of technological methods for creating elements with high spatial resolution.On the basis of the above-described process sequence, for example, in [11], there has been an element size of 0.5 μm on the structure of the chromium films 50 nm thick inflicted thermal vacuum process substrates of optical glass.Patent [12] describes how to increase the resolution of the method of laser thermochemical oxidation film of titanium thickness of 3 -60 nm, deposited on the glass substrate.A characteristic feature of the studies described in [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11], is that the resistance to the subsequent chemical resistance increases for portions of film exposed to the laser radiation. In contrast to [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11], we propose an approach based on evaporation (ablation) portions of the film exposed to laser radiation.…”

mentioning

confidence: 99%

Laser ablation of thin films of molybdenum for the fabrication of contact masks elements of diffractive optics with high resolution

Полетаев¹

2015

Collection of Selected Papers of the I International Conference on Information Technology and Nanotechnology

View full text Add to dashboard Cite

Abstract.Considered the task of reducing the thickness of the contact lines of the pattern masks used in the formation of the microrelief of diffractive optical elements (DOE) and produced by laser ablation of thin films of refractory metals. For contact mask of DOEs on molybdenum films with thickness of 40 nm using a laser ablation patterns recorded with elements of the picture width 0.25-0.3 µm. This is approximately 3 times smaller than the characteristic dimensions, obtained by thermochemical recording chromium films of the same thickness in the standard process. Reactive ion etching in an inductively coupled plasma through a mask was formed micro-relief height up to 300 nm in a quartz substrate. We have shown promising applications of thin films of molybdenum as a metallic mask in the formation of microrelief of DOEs. ─ The creation of metallic liquid etching mask film of chromium areas not exposed to laser radiation; ─ Plasma etching the substrate through the resulting metallic mask (the formation of microrelief in the substrate).The disadvantage of this technology is pretty low resolution. Standard achievable feature size structures in this case -the order of the wavelength, i.e. about 0.8 μm [10]. In this regard, the actual task is the development of technological methods for creating elements with high spatial resolution.On the basis of the above-described process sequence, for example, in [11], there has been an element size of 0.5 μm on the structure of the chromium films 50 nm thick inflicted thermal vacuum process substrates of optical glass.Patent [12] describes how to increase the resolution of the method of laser thermochemical oxidation film of titanium thickness of 3 -60 nm, deposited on the glass substrate.A characteristic feature of the studies described in [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11], is that the resistance to the subsequent chemical resistance increases for portions of film exposed to the laser radiation. In contrast to [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11], we propose an approach based on evaporation (ablation) portions of the film exposed to laser radiation.The purpose of this paper is the experimental investigation of the possibility of further increasing the spatial resolution diffraction microrelief formed by using the contact masks using laser recording. It is proposed to achieve this total rejection of liquid chemical processes of lithography through the use of new materials and other physical effects of producing binary microstructures. Problem statement and proposed approachIn [13] have demonstrated the possibility of ablation of molybdenum films picosecond laser beam with a wavelength of 1064 nm, deposited on a sublayer of silicon nitride thickness of about 140 nm. The grounds were glass substrate of a thickness of 3 mm. Ablation of the films of molybdenum with a thickness of about 0.5 μm was carried out by laser beam with a maximum energy flux density of 260 W/cm 2 , and it was suggested that the molybdenum is removed from the substrate surface without chemical transformati...

show abstract

Study of the spatial resolution of laser thermochemical technology for recording diffraction microstructures

Cited by 28 publications

References 1 publication

Application of thin molybdenum films in contact masks for manufacturing the micro-relief of diffractive optical elements

Application of thin molybdenum films in contact masks for manufacturing the micro-relief of diffractive optical elements

Amplitude – Phase Diffraction Gratings Based on Thin Layer of Indium Tin Oxide

Laser ablation of thin films of molybdenum for the fabrication of contact masks elements of diffractive optics with high resolution

Contact Info

Product

Resources

About