[實(shí)用新型]利用反射泰鉑效應(yīng)成像的微結(jié)構(gòu)放大裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220424419.6
• 申請(qǐng)日: 2012-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN203037932U
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃偉其
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 貴州大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B27/09
• 分類號(hào): G02B27/09;G01N21/47
• 代理公司: 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 李亮;程新敏

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種利用激光加工半導(dǎo)體材料的裝置，尤其是一種利用反射泰鉑效應(yīng)成像的微結(jié)構(gòu)放大裝置。?

背景技術(shù)

當(dāng)今的光子化技術(shù)已滲透各個(gè)科技與產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，泰鉑（Talbot）效應(yīng)為透射周期性結(jié)構(gòu)樣品的自成像效應(yīng)，故只能用于薄的周期性結(jié)構(gòu)透射樣品。傳統(tǒng)的透射Talbot效應(yīng)在成像與信息業(yè)已有好的應(yīng)用，但該應(yīng)用僅局限在周期性結(jié)構(gòu)的薄透射樣品中。在硅芯片生產(chǎn)過程中，通過光子加工在硅芯片上形成微結(jié)構(gòu)，而為了確保生產(chǎn)質(zhì)量，需要對(duì)該微結(jié)構(gòu)進(jìn)行放大與顯微監(jiān)控，而現(xiàn)有技術(shù)要實(shí)現(xiàn)硅芯片上的微結(jié)構(gòu)的放大與顯微監(jiān)控，需要較為麻煩的操作，而且無法實(shí)現(xiàn)在線的放大與顯微監(jiān)控，影響了生產(chǎn)效率。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是：提供一種利用反射泰鉑效應(yīng)成像的微結(jié)構(gòu)放大裝置，它可實(shí)現(xiàn)不透明的周期結(jié)構(gòu)樣品的反射自成像，將其引用在硅基上的光子晶體與波導(dǎo)的光子制備中，能對(duì)真空腔中的樣品實(shí)現(xiàn)在線的反射泰鉑成像放大與顯微分析，極大的簡(jiǎn)化了硅基上微結(jié)構(gòu)的放大與顯微工序，提高了生產(chǎn)效率，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。?

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：利用反射泰鉑效應(yīng)成像的微結(jié)構(gòu)放大裝置，包括光源，在光源的射出光路上設(shè)有匯聚透鏡，在匯聚透鏡的射出光路上設(shè)有可相互切換的定標(biāo)光路及放大光路，在光路修整結(jié)構(gòu)的射出光路上設(shè)有樣品放置臺(tái)，在樣品放置臺(tái)的反射光路上最終設(shè)有反射泰鉑像屏。?

樣品放置臺(tái)處于真空腔內(nèi)。?

定標(biāo)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(kuò)束透鏡及透鏡。?

通常的泰鉑效應(yīng)是一維和二維光柵透射樣品的衍射自成像，本實(shí)用新型發(fā)現(xiàn)了反射泰鉑效應(yīng)，并利用該效應(yīng)對(duì)周期性結(jié)構(gòu)的非透射樣品進(jìn)行反射泰鉑效應(yīng)成像，本實(shí)用新型中的反射泰鉑效應(yīng)是在硅基上構(gòu)建的一維和二維光子晶體上的反射泰鉑自成像，其像結(jié)構(gòu)不僅有一維和二維的周期性結(jié)構(gòu)，還有較高分辨率的精細(xì)結(jié)構(gòu)。?

利用高斯平面波照射反射樣品產(chǎn)生反射泰鉑像的理論推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)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(shù)，λ是照射光源波長(zhǎng)，m是正整數(shù)。?

利用高斯球面波照射反射樣品產(chǎn)生反射泰鉑像的理論推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)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]?

式中的R₁為照明球面波在樣品處的曲率半徑。球面波照明的反射Talbot像的放大率為：?

M_m?=?1＋r_m/?R_{1????????????????????????????????????????????????????}[5]?

根據(jù)以上公式可以得知，通過調(diào)控放大光路修整球面波的波陣面，即可得所需的反射泰鉑像的放大率。?

由于采用上述的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用激光作為光源，通過光路修整激光的波形后，對(duì)不透明的周期結(jié)構(gòu)樣品進(jìn)行照射，使照射后產(chǎn)生反射自成像。并利用該成像原理可實(shí)現(xiàn)對(duì)微結(jié)構(gòu)的放大與顯微分析；同時(shí)設(shè)計(jì)了一套對(duì)應(yīng)于反射泰鉑成像的光路結(jié)構(gòu)和用于成像照明的波前整形技術(shù)。通常的泰鉑效應(yīng)是一維和二維光柵透射樣品的衍射自成像，而本實(shí)用新型是在硅基上構(gòu)建的一維和二維光子晶體上的反射泰鉑自成像，其像結(jié)構(gòu)不僅有一維和二維的周期性結(jié)構(gòu)，還有較高分辨率的精細(xì)結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型可應(yīng)用于各種激?光微加工結(jié)構(gòu)的觀察與控制系統(tǒng)中，特別是在硅基上的光子晶體與波導(dǎo)的光子制備中，它能對(duì)真空腔中的樣品實(shí)現(xiàn)在線的反射泰鉑成像放大與顯微分析，極大的簡(jiǎn)化了硅基上微結(jié)構(gòu)的放大與顯微工序，提高了生產(chǎn)效率。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)業(yè)化，應(yīng)用效果好。?

附圖說明

圖1為實(shí)施例1的反射泰鉑成像定標(biāo)光路結(jié)構(gòu)圖；?