[發明專利]利用反射泰鉑效應成像的方法及其應用及裝置

有效

• 申請號: 201210304971.6
• 申請日: 2012-08-26
• 公開（公告）號: CN102890060A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 黃偉其
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G02B27/09;G02B21/36
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 李亮;程新敏

技術領域

本發明涉及一種利用激光加工半導體材料的方法及其應用和裝置，尤其是一種利用反射泰鉑效應成像的方法及其應用和裝置。

背景技術

當今的光子化技術已滲透各個科技與產業領域，泰鉑（Talbot）效應為透射周期性結構樣品的自成像效應，故只能用于薄的周期性結構透射樣品。傳統的透射Talbot效應在成像與信息業已有好的應用，但該應用僅局限在周期性結構的薄透射樣品中。在硅芯片生產過程中，通過光子加工在硅芯片上形成微結構，而為了確保生產質量，需要對該微結構進行放大與顯微監控，而現有技術要實現硅芯片上的微結構的放大與顯微監控，需要較為麻煩的操作，而且無法實現在線的放大與顯微監控，影響了生產效率。

發明內容

本發明的目的是：提供一種利用反射泰鉑效應成像的方法及其應用及裝置，它可實現不透明的周期結構樣品的反射自成像，將其引用在硅基上的光子晶體與波導的光子制備中，能對真空腔中的樣品實現在線的反射泰鉑成像放大與顯微分析，極大的簡化了硅基上微結構的放大與顯微工序，提高了生產效率，以克服現有技術的不足。

本發明是這樣實現的：利用反射泰鉑效應成像的方法，用激光束作照明光源，通過光路修整激光的波形后，對不透明的周期結構樣品進行照射，使照射后產生的反射光束在反射泰鉑像屏上成像。

利用反射泰鉑效應成像的方法實現微結構放大與顯微分析的應用，使激光的高斯波經過匯聚透鏡后，進入定標光路中進行修整，獲得高斯平面波，使高斯平面波照射在反射樣品上，并成像于反射泰鉑像屏上，實現對反射泰鉑像的成像距離的校準；再將定標光路切換為放大光路，使激光的高斯波經過匯聚透鏡后，進入放大光路中進行修整，獲得高斯球面波，使高斯球面波照射在反射樣品上，并成像于反射泰鉑像屏上，從而實現利用反射泰鉑效應對微結構進行放大與顯微分析。

用波長為532nm或632.8nm的激光束作照明光源，整形激光束后照射到不透明周期性結構樣品上形成反射泰鉑像。

通過調控成像的衍射級次，從而提高精細結構的分辨率；通過調控放大光路修整球面波的波陣面，從而得到所需的反射泰鉑像的放大率。

在定標光路中進行修正具體是指，激光的高斯波經過匯聚透鏡后，先沿逆光路進入望遠鏡的目鏡，再從望遠鏡的物鏡出光，最后經透鏡修整波形，獲得激光的高斯平面波作反射泰鉑成像的定標光源。

在放大光路中進行修整具體是指，激光的高斯波經過匯聚透鏡后，先經擴束透鏡放大光束，再經透鏡修整波形，獲得激光的高斯球面波作反射泰鉑成像的放大光源。

利用反射泰鉑效應成像的方法實現微結構放大與顯微分析的裝置，包括光源，在光源的射出光路上設有匯聚透鏡，在匯聚透鏡的射出光路上設有可相互切換的定標光路及放大光路，在光路修整結構的射出光路上設有樣品放置臺，在樣品放置臺的反射光路上最終設有反射泰鉑像屏。

樣品放置臺處于真空腔內。

定標光路沿激光的照射路徑，依次為目鏡、物鏡及透鏡。

放大光路沿激光的照射路徑，依次為擴束透鏡及透鏡。

通常的泰鉑效應是一維和二維光柵透射樣品的衍射自成像，本發明發現了反射泰鉑效應，并利用該效應對周期性結構的非透射樣品進行反射泰鉑效應成像，本發明中的反射泰鉑效應是在硅基上構建的一維和二維光子晶體上的反射泰鉑自成像，其像結構不僅有一維和二維的周期性結構，還有較高分辨率的精細結構。

利用高斯平面波照射反射樣品產生反射泰鉑像的理論推導與實驗給出：高斯平面波照明的反射泰鉑像是等間距相鄰像，其成像距離r₂為：

r_2?=?r_m=?mβ??????????????????????????????????????[1]?

β?=?(2?d²)/λ???????????????????????????????????????[2]

式中的d為光柵常數，λ是照射光源波長，m是正整數。

利用高斯球面波照射反射樣品產生反射泰鉑像的理論推導與實驗給出：球面波照明的反射Talbot像是非等間距相鄰像，其成像距離r₂為：

r_m=?mβ/?[1-?(mβ)/?R₁]????????????????????????????[3]

β?=?(2?d²)/λ?????????????????????????????????????[4]