Применение антиотражающего покрытия на пленках хрома для прямой лазерной записи угловых шкал на фоторезисте Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 29.31.26

ПРИМЕНЕНИЕ АНТИОТРАЖАЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ НА ПЛЕНКАХ ХРОМА ДЛЯ ПРЯМОЙ ЛАЗЕРНОЙ ЗАПИСИ УГЛОВЫХ ШКАЛ НА ФОТОРЕЗИСТЕ

Никита Андреевич Гурин

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, магистрант кафедры фотоники и приборостроения, тел. (923)129-87-48, e-mail: [email protected]

Роман Сергеевич Алтухов

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, магистрант кафедры фотоники и приборостроения, тел. (923)115-18-94, e-mail: [email protected]

Работа посвящена экспериментальному исследованию записи амплитудных фотошаблонов и угловых шкал по антиотражающему покрытию на пленках оксида хрома с применением фоторезиста на круговых лазерных записывающих системах (КЛЗС).

Ключевые слова: лазерная запись по фоторезисту, амплитудные фотошаблоны, угловые шкалы, круговая лазерная записывающая система, низкоотражающее покрытие, пленка хрома.

APPLICATION OF ANTIREFLECTIVE COATING ON CHROME FILMS FOR DIRECT LASER RECORDING OF ANGULAR SCALE ON PHOTORESIS

Nikita A. Gurin

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Graduate, Department of Photonics and Device Engineering, phone: (923)129-87-48, e-mail:[email protected]

Roman S. Altukhov

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Graduate, Department of Photonics and Device Engineering, phone: (923)115-18-94, e-mail: [email protected]

The work is devoted to experimental investigation of the recording of amplitude photomasks and angular scales on the antireflection coating on chromium films with the use of photoresist on circular laser recording systems (CLS).

Key words: photoresist laser recording, amplitude photomasks, angular scales, circular laser recording system, low-reflection coating, chromium film.

Введение

В современном приборостроении в значительной мере возрастает использование уникальных технологий и методик изготовления различных материалов. Таковой является технология получения пленок «черного» хрома (оксида хрома), применяемые в качестве поглощающих в оптических и оптоэлектрон-ных системах космического приборостроения.

Аналогичные материалы (гальванический черный хром, керметы, лаки, эмали) значительно уступают по физико-механическим параметрам, что делает их менее эффективными при экстремальных условиях эксплуатации.

Работа посвящена экспериментальному исследованию лазерной записи амплитудных фотошаблонов и угловых шкал по фоторезисту, нанесенному на пленкахоксида хрома, с применением круговой лазерной записывающей системы (КЛЗС). Экспериментальная часть исследования проводилась на КЛЗС, разработанной совместно ИАиЭ СО РАН и КТИ НП СО РАН для АО «Новосибирский приборостроительный завод» (г. Новосибирск), а также на установке электронно-лучевого напыления «ОгШб-УОО» компании ООО «Изовак» (г. Минск) со встраиваемым спектрофотометром «1пу1бю8» (рис. 1).

б) в)

Рис. 1. Фотографии экспериментального оборудования:

а) круговая лазерная записывающая система; б) установка электронно-лучевого напыления «Ог1;ш-7ОО»; в) спектрофотометром «1пу18ю8»

Данная система позволяет наблюдать изменение кривой спектра отражения или пропускания испаряемого покрытия на свидетеле непосредственно при процессе испарения, отображать на интерфейсе измеренный спектр и сохраненные спектры отражения и пропускания, а также осуществлять послойную корректировку покрытия.

Цели и задачи

Задача данной работы является получение высокоэффективного фотошаблона угловой шкалы на основе пленки оксида хрома, имеющее достаточную однородность, механическую прочность и низкий коэффициент остаточного отражения, как со стороны хромового покрытия, так и со стороны стеклянной поверхности (рис. 2).

Нанесение хромового покрытие выполнялось при остаточном давление в камере 3,5 • 10_3 мм. рт. ст. Покрытие представляет собой трёхслойную систему слоев хрома, наносимого при различных режимах на заготовку 0106 мм из стекла марки К8 с показателем преломления 1,52.

1. Первый слой хрома наносится в среде кислорода толщиной 80-85нм.

2. Второй слой в среде аргона толщиной 30-35нм.

3. Третий слой снова в среде кислорода толщиной 50-55нм.

Контроль толщин слоев в процессе нанесения покрытия осуществляется по пропусканию при помощи фотометрического контроля, работающего в видимой области спектра.

Рис. 2. Фотография нанесенного «черного» хрома на стеклянную подложку 0 106 мм

Покрытие было измерено на спектрофотометре Lambda 35 в видимой области спектра 300-800 нм.

На рис. 3 представлена спектральная кривая коэффициента отражения со стороны покрытия.

Со стороны покрытия коэффициент остаточного отражения равен 0,6 % для 620 нм.

700 /г _

\

6DU 400300 > \ \

\

д \

100-

31

XI 400 500 000 620,76 700 ЕЮО

Name Cursor Description

Sample805 Sample

Рис. 3. Спектральная кривая со стороны хромового покрытия.

Особенности записи на КЛЗС

Простой перенос технологии лазерной записи фотошаблонов на фоторезисте с помощью КЛЗС, в которой экспонирование осуществляется сфокусированным пучком при очень высоких скоростях сканирования (основная площадь элемента экспонируется при скоростях 1-10 м/^.При классической записи в силу относительной прозрачности фоторезиста для этого пучка большая доля энергии пучка поглощается пленкой хрома под фоторезистом, что приводит к ее нагреву, снижающему чувствительность фоторезиста к экспонированию. В результате вблизи интерфейса хром-фоторезист пленка может оказаться недостаточно экспонированной, но при использовании черного хрома такой эффект минимизируется.

Была записана тестовая угловая шкала,где белый штрих 12 мкм, а черный 20 мкм (рис. 4).

а) б) в)

Рис. 4. Фотографии записанного фотошаблона тестовой угловой шкалы

на черном хроме при помощи КЛЗС: а) фотошаблон тестовой угловой шкалы; б) увеличение х10); в) увеличение х100

Заключение

Обсуждены результаты экспериментального исследования записи амплитудных фотошаблонов и угловых шкал по фоторезисту, нанесенному на пленках хрома с антиотражающим покрытием, с применением круговой лазерной записывающей системы (КЛЗС). Составлен план работы по использованию «черного» хрома для создания дифракционных оптических элементов, а именно:

- уменьшение стоячих волн в пространстве подложка-фоторезист при записи на 405 нм.

- уменьшение стоячих волн в пространстве подложка-фоторезист при записи экспонировании фотошаблона.

- использование оксида хрома для контроля асферической оптики

- оптимизация коэффициента остаточного отражения в видимой области спектра

- поиск центра на системе фоторезист/окись/металл/подложка

- подбор проявителя и селективного травителя

- определение параметров записи: нанесение фоторезиста, сушка фоторезиста, диаметр записывающего пучка, а так же мощность пучка и ее зависимость от радиуса записи.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Poleshchuk A. G., Churin E. G., Koronkevich V. P., etal. Polar coordinate laser pattern generator for fabrication of diffractive optical elements with arbitrary structure // Applied Optics. -1999. - v. 38. - N 8. - pp.1295-1301.

2. У. Моро/Микролитография, Ч. 2: Пер. с англ. - М. : Мир, 1990. - 632 с., ил.

3. A. V. Kiryanov, V. M. Vedernikov, V. P. Kiryanov, S. A. Kokarev, V. G. Nikitin, Forming high-precision angular measuring structures by the laser pattern generators with circular scanning // MEASUREMENT SCIENCE REVIEW, Volume 6, Section 3, No. 1, 2006, 10-13.

4. Корольков В. П., Малышев А. И., Никитин В. Г., Полещук А. Г., Харисов А. А., Чер-кашин В. В., ВУ Ч. Изготовление высокоэффективных доэ с помощью полутоновых фотошаблонов на основе LDW-стекол // Компьютерная оптика, № 18, 1998. - С. 121-126.

5. Родионова Н. А., Шмидко И. Н., Родионов Е. В. Оптические характеристики пленок оксидахрома, полученных по МОС технологии // Международный научно-исследовательский журнал. - 2015. - С. 40-44.

© Н. А. Гурин, Р. С. Алтухов, 2018