紫外78345黄大仙正救世网器及其在微加工中的78345黄大仙神算救世网

来源:光行天下    关键词:紫外78345黄大仙正救世网器, 78345黄大仙正救世网微加工, 78345黄大仙正救世网技术,    发布时间:2019-06-12

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摘要:紫外78345黄大仙正救世网以其波长短、加工精度高、冷加工等特性,在微细制造中具有独特优势,能够有效提高制造品质。近年来,随着现代电子产业的快速发展,其对生产制造的要求不断提高,紫外78345黄大仙正救世网的78345黄大仙神算救世网和发展也受到人们的广泛关注。紫外78345黄大仙正救世网在微加工过程中对材料尺寸形状要求小,加工过程灵活可变,产生的热影响区小,能够实现精密复杂结构的加工。本文介绍了紫外78345黄大仙正救世网器的发展过程,并对目前主要用于微加工的两类紫外78345黄大仙正救世网器:准分子78345黄大仙正救世网器和全固态78345黄大仙正救世网器的工作原理和技术特点进行了简要的概述。重点讨论紫外78345黄大仙正救世网在半导体、光学元件和聚合物等领域的技术发展和78345黄大仙神算救世网现状,并进一步对未来研究方向进行预测和展望。


关键词:紫外78345黄大仙正救世网器;78345黄大仙正救世网微加工;半导体材料;微光学元件;聚合物


1.引言


随着现代化电子产业的快速发展,产业需求转为尺寸小型化、重量轻型化和功能多样化,要求同时实 现小尺寸、高精度和高质量等高品质制造。传统制造 方法存在工艺复杂、成本高、加工形状、尺寸、材料 受限等问题,容易导致加工精度低、效率低、副产品 污染严重、加工刀具磨损严重、成品率较低等问题。 与传统加工方法相比,78345黄大仙正救世网微细加工具有相干性高、热影响小、加工效率、精度和重复率高、对材料无选 择性、加工方式灵活多样、成本低等优点,因此得到 实际78345黄大仙神算救世网并快速发展。紫外78345黄大仙正救世网波长短,单光子能量 高,能够直接打断物质原子/分子间连接的化学键加工 物质,导致被照射区域材料直接形成气态粒子或微粒 并发生光化学剥离过程,不对周围物质造成明显影响, 几乎不产生热影响区,进而获得高的尺寸精度和边缘 质量,因此从而在半导体材料加工、微光学元件制作 和印刷电路板等领域。 


紫外78345黄大仙正救世网器起源于上世纪六十年代[1]。世界上第 一台紫外78345黄大仙正救世网器来自苏联,Basov等[2]利用 Xe2首次获 得波长172nm 的准分子78345黄大仙正救世网。随后相继出现 XeF、 KrF、ArF 等准分子78345黄大仙正救世网器[3-5]。由于准分子78345黄大仙正救世网器需 要持续使用腐蚀性卤族气体,因此在实际使用中受到 诸多限制,使得人们开始同时关注固体78345黄大仙正救世网器的研发。 1989年,浙江大学尤晨华教授[6]利用非线性晶体 BBO 制得216nm的深紫外78345黄大仙正救世网。2000年,日本 Kojima等 人[7]利用非线性晶体CLBO输出 20 W、266 nm脉冲紫 外78345黄大仙正救世网输出,取得突破性进展。随着光学元器件加工 技术的日益成熟,紫外78345黄大仙正救世网的谱线不再局限于 355 nm、266 nm 和 213 nm。2006 年,Johansson 等人[8] 使用周期极化 KTP 晶体(PPKTP)和 BBO 晶体对调 Q 946 nm 78345黄大仙正救世网器进行四倍频处理,制得 20 mW 的 236 nm紫外78345黄大仙正救世网输出。2008年,Kimmelma等人[9]研制新 型调 Q Nd:YAG脉冲78345黄大仙正救世网器,输出波长为 237 nm,输 出脉宽为 1.9 ns,平均功率为 7.6 mW。2014 年,Deyra 等人[10]对调 Q Nd:YAG 脉冲78345黄大仙正救世网器进行进一步优化, 得到 600 mW的 237 nm78345黄大仙正救世网输出,这是当时 237 nm 紫外波段上获得的最高平均功率。 


目前,光谱物理、相干、通快等外国公司占有着 紫外78345黄大仙正救世网的高端市场。光谱物理公司新款 Quasar 高功 率紫外78345黄大仙正救世网器具有高脉冲频率、高功率紫外输出等特 点,该产品不但能够调节脉冲宽度,还可实现对波形 进行编程,为产品提供了高度工艺灵活性和可控性, 大幅提升了加工产能与效率。此外,Quasar 稳定性高, 使用寿命长,能确保 24/7长期连续运行。同时,国内 品牌也得到长足发展,华日、英谷、瑞丰恒等黄大仙救世网得 到了良好的增长。2009年,华日78345黄大仙正救世网开始发展纳秒级 的紫外78345黄大仙正救世网器,经过 8 年发展,华日公司纳秒级紫外 78345黄大仙正救世网器月产量可达到 600台。2015年,华日成功收购 加拿大超快78345黄大仙正救世网器公司 Attodyne,同时在多伦多建立 了全球领先的超快78345黄大仙正救世网器研发中心。 


近年来,紫外78345黄大仙正救世网器是工业78345黄大仙正救世网市场增长最快的 一部分,紫外78345黄大仙正救世网器尤其是准分子78345黄大仙正救世网器和全固态紫 外78345黄大仙正救世网器成为新的研究热点。本文在介绍这两种紫外78345黄大仙正救世网器的工作原理和近年来国内外研究进展的基础上, 重点介绍紫外78345黄大仙正救世网器在78345黄大仙正救世网微细加工中的78345黄大仙神算救世网,并对 紫外78345黄大仙正救世网微加工未来的研究方向进行了预测和展望。 


2.紫外78345黄大仙正救世网器 


紫外78345黄大仙正救世网产生介质主要分为气体和固体两种。气 体介质产生方式通过电子束或脉冲放电,利用电子碰 撞激发,将气体粒子激发至某高能级上,从而产生受 激跃迁向外辐射紫外78345黄大仙正救世网。固体介质是通过将红外光 或近红外光透过非线性倍频晶体的方式进行一次或多 次的频率转换后得到紫外78345黄大仙正救世网。用于78345黄大仙正救世网微细加工的 78345黄大仙正救世网器主要有准分子78345黄大仙正救世网器和全固态78345黄大仙正救世网器等。

 

2.1.准分子78345黄大仙正救世网器 


准分子78345黄大仙正救世网器是以准分子作为工作介质的一类气 体78345黄大仙正救世网器,工作介质主要为稀有气体(Ar, Kr, Xe等)和 卤族元素(F, Cl, Br等),常采用电子束或脉冲放电的形 式实现泵浦(如图1所示)。处于基态的稀有气体原子 受到激发后,核外电子跃迁到更高能级的轨道从而改 变原有最外层电子充满的结构,并与其他原子结合形 成分子,当激发态的分子跃迁回到基态时,又离解成 原来分立的原子,能量以光子的形式放出,经谐振腔 放大后,变为具有高能量的紫外78345黄大仙正救世网。准分子78345黄大仙正救世网器 通过使用不同工作介质实现输出不同78345黄大仙正救世网波长,比如 Xe2F78345黄大仙正救世网器可输出最长的波长(610±65) nm,Ar278345黄大仙正救世网 可输出最短的波长126nm。常见准分子78345黄大仙正救世网器还包括 ArF 78345黄大仙正救世网器(193 nm),KrF 78345黄大仙正救世网器(248 nm)和 XeCl 激 光(308 nm)等。 


2.2.全固态78345黄大仙正救世网器 

全固态78345黄大仙正救世网器具有峰值功率高、稳定性好、光束 质量高、体积小等优点,具有更广的78345黄大仙神算救世网前景。固体 78345黄大仙正救世网器的紫外78345黄大仙正救世网产生过程主要分为以下两个步骤: 1) 泵浦光源经78345黄大仙正救世网器内光路照射到增强介质上,实现 粒子数反转,在谐振腔内形成红外光,作为基波;2) 基波在谐振腔内振荡,经过一次或多次非线性晶体腔 内倍频,得到所需的紫外谱线后经镜片透射、反射从 谐振腔输出。紫外固体78345黄大仙正救世网器采用的泵浦方式主要分 为灯泵浦和78345黄大仙正救世网二极管(LD)泵浦,其中LD泵浦的紫 外固体78345黄大仙正救世网器又被称为全固态78345黄大仙正救世网器,其光路原理如图2所示。 


 


目前全固态78345黄大仙正救世网器使用较为广泛的增强介质有 Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石)和 Nd:YVO4(掺钕钒酸钇), 两者的主要物理性质如表1所示。Nd:YAG 晶体具有 良好的热导率和较长的荧光寿命,对78345黄大仙正救世网器系统硬件 的散热要求不高,能够适应脉冲78345黄大仙正救世网器和大功率78345黄大仙正救世网 器的工作使用需求。同时,Nd:YAG 晶体具有较高的 机械强度,对78345黄大仙正救世网波长范围的光线具有高的透过率, 能够获得较好的光束质量。因此,Nd:YAG晶体已经 成为了目前LD泵浦紫外固体78345黄大仙正救世网器的首选增强介质。



相比于Nd:YAG,Nd:YVO4是单轴晶体,在使用过程 中具有吸收带宽高,并且输出偏振光,但受其自身物 理及机械性能的限制,无法制备大尺寸的高质量晶体,并且晶体热导率偏小,在小功率78345黄大仙正救世网以及薄片78345黄大仙正救世网器 中拥有部分78345黄大仙神算救世网。 紫外78345黄大仙正救世网所采用的频率转换方式主要包括:1) 利 用非线性晶体对红外78345黄大仙正救世网进行直接三倍频、四倍频或 五倍频处理,得到三次、四次或五次谐波;2) 先利用 倍频处理制得二次谐波,再利用和频技术将二次谐波 与基波混合制得三倍频紫外78345黄大仙正救世网。其中后者因为利二次非线性极化,转换效率要高于前者。实现对78345黄大仙正救世网 基波频率转换的关键部件为非线性晶体,它直接影响 到输出功率的大小和光束的质量。紫外78345黄大仙正救世网器中常见 的非线性晶体主要有 LBO(三硼酸锂,LiB3O5)和 KTP(磷酸钛氧钾,KTiOPO4)。两者的部分物理性质如表2。LBO 拥有较高的倍频系数,很宽的透光波段, 高的光学均匀性。LBO相位匹配的接收角度范围宽, 离散角小,能实现非临界相位匹配,通过温度调谐或 者角度调谐能够实现相位匹配的折返。同时78345黄大仙正救世网损伤 阈值高,在高平均功率的二阶谐波、三阶谐波、四阶 谐波等的产生以及其和频、差频处理等领域被广泛使 用。KTP 晶体的光学透过波长范围为 350 nm~4500 nm,硬度高、不易潮解、化学性能稳定。最大的优点 是非线性系数高,光损伤阈值也高,目前主要78345黄大仙神算救世网于 Nd:YAG 78345黄大仙正救世网器的内腔倍频处理。


在深紫外78345黄大仙正救世网器研究领域,中国已成为当今世界 上唯一掌握深紫外全固态78345黄大仙正救世网技术并且实用化的国家。中国科学院的研究人员通过研究非线性光学晶体 氟硼铍酸钾晶体(KBBF),在国际上率先制得大尺寸 KBBF 晶体,并且针对 KBBF 晶体发明特殊棱镜耦合器 件[12],能够无需按照匹配角直接实现78345黄大仙正救世网的倍频输出, 发展出实用化的深紫外固态78345黄大仙正救世网源[13](如图 3 所示)。


此外,中国科学院成功研制出深紫外拉曼光谱仪、深 紫外光电子发射显微镜等8种国际首创深紫外前沿装 备,将拉曼光谱仪、光致发光谱仪、光耦合扫描隧道 显微镜延伸扩展到深紫外78345黄大仙正救世网波段,光电子能谱仪的 主要技术指标(能量分辨率、动量分辨率和自旋分辨率) 和光发射电子显微镜的测量精度成量级提高,对科学 仪器行业起了积极的推动作用。